JP7755791B2 - Image display device manufacturing method and image display device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、画像表示装置の製造方法および画像表示装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a method for manufacturing an image display device and an image display device.
高輝度、広視野角、高コントラストで低消費電力の薄型の画像表示装置の実現が望まれている。このような市場要求に対応するように、自発光素子を利用した表示装置の開発が進められている。 There is a demand for thin image display devices that offer high brightness, a wide viewing angle, high contrast, and low power consumption. To meet these market demands, development is underway on display devices that use self-luminous elements.
自発光素子として、微細発光素子であるマイクロLEDを用いた表示装置の登場が期待されている。マイクロLEDを用いた表示装置の製造方法として、個々に形成されたマイクロLEDを駆動回路に順次転写する方法が紹介されている。しかしながら、フルHDや4K、8K等と高画質になるにつれて、マイクロLEDの素子数が多くなると、多数のマイクロLEDを個々に形成して、駆動回路等を形成した基板に順次転写するのでは、転写工程に膨大な時間を要する。さらに、マイクロLEDと駆動回路等との接続不良等が発生し、歩留りの低下を生じるおそれがある。 The emergence of display devices using micro LEDs, which are minute light-emitting elements, is anticipated as a self-emitting element. One method of manufacturing display devices using micro LEDs involves sequentially transferring individually formed micro LEDs onto a driver circuit. However, as image quality increases to full HD, 4K, 8K, and other high resolutions, the number of micro LED elements increases. Therefore, forming a large number of micro LEDs individually and sequentially transferring them onto a substrate with a driver circuit, etc., requires an enormous amount of time for the transfer process. Furthermore, there is a risk of poor connections between the micro LEDs and the driver circuit, etc., resulting in reduced yields.
Si基板上に発光層を含む半導体層を成長させ、半導体層に電極を形成した後、駆動回路が形成された回路基板に貼り合わせる技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 A technology is known in which a semiconductor layer including an emitting layer is grown on a Si substrate, electrodes are formed on the semiconductor layer, and then the semiconductor layer is bonded to a circuit board on which a driving circuit is formed (see, for example, Patent Document 1).
本発明の一実施形態は、発光素子の転写工程を短縮し、歩留りを向上した画像表示装置の製造方法および画像表示装置を提供する。 One embodiment of the present invention provides a manufacturing method for an image display device and an image display device that shortens the transfer process of light-emitting elements and improves yield.
本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造方法は、第1基板上にグラフェンを含む層を形成する工程と、前記グラフェンを含む層上に発光層を含む半導体層を形成する工程と、前記半導体層を加工して、前記グラフェンを含む層上に底面を有し、前記底面の反対側の面である発光面を含む発光素子を形成する工程と、前記第1基板、前記グラフェンを含む層および前記発光素子を覆う第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜上に回路素子を形成する工程と、前記第1絶縁膜および前記回路素子を覆う第2絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜の一部および前記第2絶縁膜の一部を除去して、前記発光面を含む面を露出させる工程と、前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜を貫通するビアを形成する工程と、前記第2絶縁膜上に配線層を形成する工程と、を備える。前記発光素子は、前記グラフェンを含む層上に形成された接続部を含む。前記ビアは、前記配線層と前記接続部との間に設けられ、前記配線層および前記接続部を電気的に接続する。A method for manufacturing an image display device according to one embodiment of the present invention includes the steps of forming a graphene-containing layer on a first substrate, forming a semiconductor layer including a light-emitting layer on the graphene-containing layer, processing the semiconductor layer to form a light-emitting element having a bottom surface on the graphene-containing layer and including a light-emitting surface on the surface opposite the bottom surface, forming a first insulating film covering the first substrate, the graphene-containing layer, and the light-emitting element, forming a circuit element on the first insulating film, forming a second insulating film covering the first insulating film and the circuit element, removing a portion of the first insulating film and a portion of the second insulating film to expose a surface including the light-emitting surface, forming a via that penetrates the first insulating film and the second insulating film, and forming a wiring layer on the second insulating film. The light-emitting element includes a connection portion formed on the graphene-containing layer. The via is provided between the wiring layer and the connection portion and electrically connects the wiring layer and the connection portion.
本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、第1面を有する基板と、前記第1面上に設けられたグラフェンを含む層と、前記グラフェンを含む層上に設けられ、前記グラフェンを含む層上に底面を有し、前記底面の反対側の面である発光面を含む面を含む発光素子と、前記発光素子の側面、前記第1面および前記グラフェンを含む層を覆う第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に設けられた回路素子と、前記第1絶縁膜および前記回路素子を覆う第2絶縁膜と、前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜を貫通して設けられたビアと、前記第2絶縁膜上に設けられた配線層と、を備える。前記発光素子は、第1半導体層と、前記第1半導体層上に設けられた発光層と、前記発光層上に設けられた第2半導体層と、を含み、前記底面から前記発光面に向かって前記第1半導体層、前記発光層および前記第2半導体層の順に積層される。前記ビアは、前記第1半導体層から前記グラフェンを含む層上に形成された接続部と前記配線層との間に設けられ、前記第1半導体層と前記配線層とを電気的に接続する。An image display device according to one embodiment of the present invention comprises a substrate having a first surface, a graphene-containing layer provided on the first surface, a light-emitting element provided on the graphene-containing layer, having a bottom surface on the graphene-containing layer and including a surface including a light-emitting surface opposite the bottom surface, a first insulating film covering a side surface of the light-emitting element, the first surface, and the graphene-containing layer, a circuit element provided on the first insulating film, a second insulating film covering the first insulating film and the circuit element, a via provided through the first insulating film and the second insulating film, and a wiring layer provided on the second insulating film. The light-emitting element includes a first semiconductor layer, a light-emitting layer provided on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer provided on the light-emitting layer, the first semiconductor layer, the light-emitting layer, and the second semiconductor layer being stacked in this order from the bottom surface toward the light-emitting surface. The via is provided between the wiring layer and a connection portion formed on the graphene-containing layer from the first semiconductor layer, electrically connecting the first semiconductor layer and the wiring layer.
本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、第1面を有する基板と、前記第1面上に設けられた光反射性を有する第2部分と、前記第2部分上に設けられたグラフェンを含む層と、前記グラフェンを含む層上に設けられ、前記グラフェンを含む層上に底面を有し、前記底面の反対側の面に複数の発光面を含む半導体層と、前記第1面、前記グラフェンを含む層および前記半導体層の側面を覆う第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に設けられた複数のトランジスタと、前記第1絶縁膜および前記複数のトランジスタを覆う第2絶縁膜と、前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜を貫通して設けられた複数のビアと、前記第2絶縁膜上に設けられ、前記複数のトランジスタ、前記複数の発光面および複数のビアに電気的に接続された配線を含む配線層と、を備える。前記半導体層の外周は、平面視で、前記第2部分の外周以内に配置されている。前記半導体層は、第1半導体層と、前記第1半導体層上に設けられた発光層と、前記発光層上に設けられた第2半導体層と、を含み、前記底面から前記発光面に向かって前記第1半導体層、前記発光層および前記第2半導体層の順に積層される。前記複数のビアは、前記第1半導体層から前記グラフェンを含む層上に形成された接続部と前記配線層との間に設けられ、前記第1半導体層と前記配線層とを電気的に接続する。An image display device according to one embodiment of the present invention comprises a substrate having a first surface, a light-reflective second portion provided on the first surface, a graphene-containing layer provided on the second portion, a semiconductor layer provided on the graphene-containing layer, having a bottom surface on the graphene-containing layer and including multiple light-emitting surfaces on a surface opposite the bottom surface, a first insulating film covering the first surface, side surfaces of the graphene-containing layer, and the semiconductor layer, multiple transistors provided on the first insulating film, a second insulating film covering the first insulating film and the multiple transistors, multiple vias provided through the first insulating film and the second insulating film, and a wiring layer provided on the second insulating film and including wiring electrically connected to the multiple transistors, the multiple light-emitting surfaces, and the multiple vias. The periphery of the semiconductor layer is located within the periphery of the second portion in a planar view. The semiconductor layer includes a first semiconductor layer, a light-emitting layer provided on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer provided on the light-emitting layer, and the first semiconductor layer, the light-emitting layer, and the second semiconductor layer are stacked in this order from the bottom surface toward the light-emitting surface. The plurality of vias are provided between the wiring layer and a connection portion formed on the layer including the graphene from the first semiconductor layer, and electrically connect the first semiconductor layer and the wiring layer.
本発明の一実施形態によれば、発光素子の転写工程を短縮し、歩留りを向上した画像表示装置の製造方法が実現される。 According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing an image display device is realized that shortens the transfer process of light-emitting elements and improves yield.
本発明の一実施形態によれば、発光素子の転写工程を短縮し、歩留りを向上した画像表示装置が実現される。 According to one embodiment of the present invention, an image display device is realized that shortens the transfer process of light-emitting elements and improves yield.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between parts, etc. are not necessarily the same as those in reality. Furthermore, even when the same part is shown, the dimensions and ratios may be different depending on the drawing.
In the present specification and the drawings, elements similar to those described above with reference to the previous drawings are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted as appropriate.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る画像表示装置の一部を例示する模式的な断面図である。
図1には、本実施形態の画像表示装置のサブピクセル20の構成が模式的に示されている。画像表示装置に表示される画像を構成するピクセルは、複数のサブピクセル20によって構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of an image display device according to this embodiment.
1 is a schematic diagram showing the configuration of a sub-pixel 20 of an image display device according to this embodiment. A pixel that forms an image displayed on the image display device is made up of a plurality of sub-pixels 20.
以下では、XYZの3次元座標系を用いて説明することがある。サブピクセル20は、2次元平面状に配列されている。サブピクセル20が配列された2次元平面をXY平面とする。サブピクセル20は、X軸方向およびY軸方向に沿って配列されている。図1は、後述の図4のAA'線における矢視断面を表しており、XY平面に垂直な複数の平面における断面を1つの平面上でつなげた断面図としている。他の図においても、図1のように、XY平面に垂直な複数の平面における断面図では、X軸およびY軸は図示されず、XY平面に垂直なZ軸が示されている。つまり、これらの図では、Z軸に垂直な平面がXY平面とされている。なお、便宜上、Z軸の正方向を「上」や「上方」、Z軸の負方向を「下」や「下方」のようにいうことがあるが、Z軸に沿う方向は、必ずしも重力がかかる方向であるとは限らない。また、Z軸に沿った方向の長さを高さということがある。In the following, explanations will be given using the three-dimensional coordinate system of XYZ. The subpixels 20 are arranged in a two-dimensional plane. The two-dimensional plane on which the subpixels 20 are arranged is referred to as the XY plane. The subpixels 20 are arranged along the X-axis and Y-axis directions. Figure 1 shows a cross section taken along line AA' in Figure 4 (described below), which is a cross section created by connecting multiple cross sections perpendicular to the XY plane. In other figures, cross sections of multiple cross sections perpendicular to the XY plane, like Figure 1, do not show the X-axis and Y-axis, but show the Z-axis perpendicular to the XY plane. In other words, in these figures, the plane perpendicular to the Z-axis is referred to as the XY plane. For convenience, the positive direction of the Z-axis is sometimes referred to as "up" or "upper," and the negative direction of the Z-axis is sometimes referred to as "down" or "lower." However, the direction along the Z-axis is not necessarily the direction of gravity. The length along the Z-axis is sometimes referred to as height.
サブピクセル20は、XY平面にほぼ平行な発光面153Sを有している。発光面153Sは、主として、XY平面に直交するZ軸の正方向に向かって光を放射する面である。 The subpixel 20 has a light-emitting surface 153S that is approximately parallel to the XY plane. The light-emitting surface 153S is a surface that emits light primarily in the positive direction of the Z axis, which is perpendicular to the XY plane.
図1に示すように、画像表示装置のサブピクセル20は、基板102と、グラフェン層140と、発光素子150と、第1層間絶縁膜156と、トランジスタ103と、第2層間絶縁膜108と、ビア161kと、配線層110と、を含む。 As shown in FIG. 1, the subpixel 20 of the image display device includes a substrate 102, a graphene layer 140, a light-emitting element 150, a first interlayer insulating film 156, a transistor 103, a second interlayer insulating film 108, a via 161k, and a wiring layer 110.
本実施形態では、発光素子150が形成される基板102は、透光性基板であり、たとえばガラス基板である。基板102は、第1面102aを有しており、発光素子150は、第1面102a上に形成される。発光素子150は、第1層間絶縁膜156を介して設けられたTFTによって駆動される。TFTを含む回路素子を大型のガラス基板上に形成するプロセスは、液晶パネルや有機ELパネル等の製造のために確立しており、既存のプラントを利用することができる利点がある。 In this embodiment, the substrate 102 on which the light-emitting element 150 is formed is a light-transmitting substrate, such as a glass substrate. The substrate 102 has a first surface 102a, and the light-emitting element 150 is formed on the first surface 102a. The light-emitting element 150 is driven by a TFT provided via a first interlayer insulating film 156. The process of forming circuit elements including TFTs on a large glass substrate is established for the manufacture of liquid crystal panels, organic EL panels, etc., and has the advantage of being able to utilize existing plants.
サブピクセル20は、カラーフィルタ180をさらに含む。カラーフィルタ(波長変換部材)180は、表面樹脂層170上に、透明薄膜接着層188を介して設けられている。表面樹脂層170は、第2層間絶縁膜108および配線層110上に設けられている。 The subpixel 20 further includes a color filter 180. The color filter (wavelength conversion member) 180 is provided on the surface resin layer 170 via a transparent thin-film adhesive layer 188. The surface resin layer 170 is provided on the second interlayer insulating film 108 and the wiring layer 110.
以下、サブピクセル20の構成について、詳細に説明する。
グラフェン層140は、第1面102a上に設けられている。グラフェン層140は、グラフェンシート140aを含む。グラフェンシート(グラフェンを含む層)140aは、発光素子150ごとに設けられており、発光素子150は、グラフェンシート140a上に設けられている。グラフェンシート140aは、XY平面視で、発光素子150の外周にほぼ一致する外周を有する。グラフェン層140およびグラフェンシート140aは、単層のグラフェンが、たとえば数層から10層程度、積層された層状体である。
The configuration of the sub-pixel 20 will be described in detail below.
The graphene layer 140 is provided on the first surface 102a. The graphene layer 140 includes a graphene sheet 140a. A graphene sheet (layer including graphene) 140a is provided for each light-emitting element 150, and the light-emitting element 150 is provided on the graphene sheet 140a. The graphene sheet 140a has an outer periphery that roughly coincides with the outer periphery of the light-emitting element 150 in the XY plane view. The graphene layer 140 and the graphene sheet 140a are layered bodies in which, for example, several to about ten layers of single-layer graphene are stacked.
発光素子150は、この例では、バッファ層145を介して、グラフェンシート140a上に設けられている。バッファ層145は、XY平面視で、発光素子150の外周にほぼ一致する外周を有する。バッファ層145は、この例では、絶縁性の材料によって形成されており、たとえばAlN等を含む。バッファ層145は、主として、発光素子150を形成するための半導体層の成長を促進する目的で用いられる。In this example, the light-emitting element 150 is provided on the graphene sheet 140a via a buffer layer 145. The buffer layer 145 has an outer periphery that roughly coincides with the outer periphery of the light-emitting element 150 in an XY plane view. In this example, the buffer layer 145 is formed from an insulating material, such as AlN. The buffer layer 145 is primarily used to promote the growth of the semiconductor layers that form the light-emitting element 150.
発光素子150は、発光面153Sと底面151Bとを含む。発光面153Sは、発光素子150の底面151Bの反対側の面である。発光素子150は、第1面102a上に底面151Bを有する角柱状または円柱状の素子である。発光素子150の底面151Bは、この例では、バッファ層145に接する面である。 Light-emitting element 150 includes light-emitting surface 153S and bottom surface 151B. Light-emitting surface 153S is the surface opposite bottom surface 151B of light-emitting element 150. Light-emitting element 150 is a prismatic or cylindrical element having bottom surface 151B on first surface 102a. In this example, bottom surface 151B of light-emitting element 150 is the surface in contact with buffer layer 145.
発光素子150は、n形半導体層(第1半導体層)151と、発光層152と、p形半導体層(第2半導体層)153と、を含む。n形半導体層151、発光層152およびp形半導体層153は、底面151Bから発光面153Sに向かってこの順に積層されている。したがって、この例では、n形半導体層151は、バッファ層145に接して設けられている。 Light-emitting element 150 includes an n-type semiconductor layer (first semiconductor layer) 151, a light-emitting layer 152, and a p-type semiconductor layer (second semiconductor layer) 153. N-type semiconductor layer 151, light-emitting layer 152, and p-type semiconductor layer 153 are stacked in this order from bottom surface 151B toward light-emitting surface 153S. Therefore, in this example, n-type semiconductor layer 151 is provided in contact with buffer layer 145.
n形半導体層151は、接続部151aを含む。たとえば、接続部151aは、バッファ層145およびグラフェンシート140aとともに、第1面102a上をn形半導体層151から一方向に突出して設けられている。突出する方向は、一方向に限らず二方向以上であってもよいし、n形半導体層151の全周にわたって突出するように設けられてもよい。接続部151aの高さは、n形半導体層151の高さと同じか、n形半導体層151の高さよりも低く、発光素子150は、階段状に形成されている。接続部151aはn形であり、n形半導体層151と電気的に接続されている。接続部151aは、ビア161kの一端に接続されて、n形半導体層151は、接続部151aを介して、ビア161kに電気的に接続される。 The n-type semiconductor layer 151 includes a connection portion 151a. For example, the connection portion 151a, together with the buffer layer 145 and the graphene sheet 140a, is provided on the first surface 102a so as to protrude in one direction from the n-type semiconductor layer 151. The protrusion direction is not limited to one direction, but may be two or more directions, or may be provided so as to protrude around the entire circumference of the n-type semiconductor layer 151. The height of the connection portion 151a is the same as or lower than the height of the n-type semiconductor layer 151, and the light-emitting element 150 is formed in a stepped shape. The connection portion 151a is n-type and electrically connected to the n-type semiconductor layer 151. The connection portion 151a is connected to one end of the via 161k, and the n-type semiconductor layer 151 is electrically connected to the via 161k via the connection portion 151a.
発光素子150が角柱状の形状の場合には、発光素子150のXY平面視の形状は、たとえば、ほぼ正方形または長方形である。発光素子150のXY平面視の形状が方形を含む多角形の場合には、角部は丸くてもよい。発光素子150のXY平面視の形状が円柱状の形状の場合には、発光素子150のXY平面視の形状は、円形に限らず、たとえば楕円形であってもよい。XY平面視での発光素子の形状や配置等を適切に選定することによって、レイアウトの自由度が向上する。 If the light-emitting element 150 has a prismatic shape, the shape of the light-emitting element 150 in the XY plane view is, for example, approximately square or rectangular. If the shape of the light-emitting element 150 in the XY plane view is a polygon including a square, the corners may be rounded. If the shape of the light-emitting element 150 in the XY plane view is cylindrical, the shape of the light-emitting element 150 in the XY plane view is not limited to a circle, and may be, for example, an ellipse. By appropriately selecting the shape and arrangement of the light-emitting element in the XY plane view, the degree of freedom in layout is improved.
発光素子150には、たとえば、InXAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y<1)等の発光層を含む窒化ガリウム系化合物半導体が好適に用いられる。以下では、上述の窒化ガリウム系化合物半導体を、単に窒化ガリウム(GaN)と呼ぶことがある。本発明の一実施形態における発光素子150は、いわゆる発光ダイオードである。発光素子150が発光する光の波長は、たとえば467nm±30nm程度である。発光素子150が発光する光の波長は、410nm±30nm程度の青紫発光としてもよい。発光素子150が発光する光の波長は、上述の値に限らず、適切なものとすることができる。 For the light emitting element 150 , for example, a gallium nitride compound semiconductor including a light emitting layer such as InXAlYGa1 -X- YN (0≦X, 0≦Y, X+Y<1) is suitably used. Hereinafter, the above-mentioned gallium nitride compound semiconductor may be simply referred to as gallium nitride (GaN). The light emitting element 150 in one embodiment of the present invention is a so-called light emitting diode. The wavelength of light emitted by the light emitting element 150 is, for example, approximately 467 nm±30 nm. The wavelength of light emitted by the light emitting element 150 may be blue-violet light of approximately 410 nm±30 nm. The wavelength of light emitted by the light emitting element 150 is not limited to the above-mentioned value and may be any appropriate value.
発光層152のXY平面視における面積は、赤、緑、青のサブピクセルの発光色に応じて設定される。以下、XY平面視における面積を単に面積ということがある。発光層152の面積は、視感度やカラーフィルタ180の色変換部182の変換効率等によって適切に設定される。つまり、各発光色のサブピクセル20の発光層152の面積は、同一とされる場合もあり、発光色ごとに異なる場合もある。なお、発光層152の面積とは、XY平面に投影された発光層152の外周が囲む領域の面積である。 The area of the light-emitting layer 152 in the XY plane is set according to the emitted color of the red, green, and blue subpixels. Hereinafter, the area in the XY plane may be simply referred to as the area. The area of the light-emitting layer 152 is appropriately set based on factors such as luminosity and the conversion efficiency of the color conversion section 182 of the color filter 180. In other words, the area of the light-emitting layer 152 of the subpixels 20 of each emitted color may be the same or may differ for each emitted color. The area of the light-emitting layer 152 is the area of the region surrounded by the periphery of the light-emitting layer 152 projected onto the XY plane.
第1層間絶縁膜(第1絶縁膜)156は、第1面102a、グラフェン層140、バッファ層145および発光素子150を覆っている。この例では、第1層間絶縁膜156は、グラフェンシート140aの側面、バッファ層145の側面および発光素子150の側面を覆っている。第1層間絶縁膜156は、発光素子150同士を絶縁する。第1層間絶縁膜156は、発光素子150を、トランジスタ103等の回路素子から絶縁する。第1層間絶縁膜156は、トランジスタ103等の回路素子を含む回路101を形成するための平坦面を提供する。第1層間絶縁膜156は、発光素子150を覆うことによって、トランジスタ103等を形成する場合の熱ストレス等から、発光素子150を保護する。 The first interlayer insulating film (first insulating film) 156 covers the first surface 102a, the graphene layer 140, the buffer layer 145, and the light-emitting element 150. In this example, the first interlayer insulating film 156 covers the side surfaces of the graphene sheet 140a, the side surfaces of the buffer layer 145, and the side surfaces of the light-emitting element 150. The first interlayer insulating film 156 insulates the light-emitting elements 150 from each other. The first interlayer insulating film 156 insulates the light-emitting element 150 from circuit elements such as the transistor 103. The first interlayer insulating film 156 provides a flat surface for forming the circuit 101 including circuit elements such as the transistor 103. By covering the light-emitting element 150, the first interlayer insulating film 156 protects the light-emitting element 150 from thermal stress, etc., that occurs when forming the transistor 103, etc.
第1層間絶縁膜156は、有機あるいは無機の絶縁材料によって形成されている。第1層間絶縁膜156に用いられる絶縁材料は、好ましくは白色樹脂である。白色樹脂が発光素子150の横方向の出射光やカラーフィルタ180の界面等に起因する戻り光を反射するので、第1層間絶縁膜156を白色樹脂にすることは、発光素子150の発光効率の実質的な向上に貢献する。 The first interlayer insulating film 156 is formed from an organic or inorganic insulating material. The insulating material used for the first interlayer insulating film 156 is preferably a white resin. Because the white resin reflects the lateral emitted light from the light-emitting element 150 and the returned light resulting from the interface of the color filter 180, using a white resin for the first interlayer insulating film 156 contributes to a substantial improvement in the luminous efficiency of the light-emitting element 150.
白色樹脂は、SOG(Spin On Glass)等のシリコン系樹脂やノボラック型フェノール系樹脂等の透明樹脂に、ミー(Mie)散乱効果を有する散乱性微粒子を分散させることによって形成される。散乱性微粒子は、無色または白色であり、発光素子150が発光する光の波長の1/10程度から数倍程度の直径を有する。好適に用いられる散乱性微粒子は、光の波長の1/2程度の直径を有する。たとえば、このような散乱性微粒子としては、TiO2、Al2O3、ZnO等が挙げられる。 The white resin is formed by dispersing scattering particles having a Mie scattering effect in a transparent resin such as a silicon-based resin such as SOG (Spin On Glass) or a novolac-type phenolic resin. The scattering particles are colorless or white, and have a diameter of about 1/10 to several times the wavelength of the light emitted by the light-emitting element 150. Suitable scattering particles have a diameter of about 1/2 the wavelength of the light. Examples of such scattering particles include TiO2 , Al2O3 , and ZnO.
白色樹脂は、透明樹脂内に分散された多数の微細な空孔などを活用することによっても、形成されることができる。第1層間絶縁膜156を白色化する場合には、SOG等に代えて、たとえば、ALD(Atomic-Layer-Deposition)やCVDで形成されたSiO2膜等を用いてもよい。 The white resin can also be formed by utilizing a large number of minute pores dispersed in a transparent resin. When the first interlayer insulating film 156 is whitened, for example, a SiO 2 film formed by atomic layer deposition (ALD) or CVD may be used instead of SOG or the like.
第1層間絶縁膜156は、黒色樹脂であってもよい。第1層間絶縁膜156を黒色樹脂とすることによって、サブピクセル20内における光の散乱が抑制され、迷光がより効果的に抑制される。迷光が抑制された画像表示装置は、よりシャープな画像を表示することが可能である。 The first interlayer insulating film 156 may be a black resin. By using a black resin for the first interlayer insulating film 156, scattering of light within the subpixel 20 is suppressed, and stray light is more effectively suppressed. An image display device with suppressed stray light is able to display sharper images.
第1層間絶縁膜156上にわたって、TFT下層膜106が形成されている。TFT下層膜106は、トランジスタ103の形成時に平坦性を確保するとともに、加熱処理時にトランジスタ103のTFTチャネル104を汚染等から保護する目的で設けられている。TFT下層膜106は、たとえばSiO2等の絶縁膜である。 A TFT lower layer film 106 is formed over the first interlayer insulating film 156. The TFT lower layer film 106 is provided to ensure flatness when forming the transistor 103 and to protect the TFT channel 104 of the transistor 103 from contamination and the like during heat treatment. The TFT lower layer film 106 is an insulating film made of, for example, SiO2 or the like.
トランジスタ103は、TFT下層膜106上に形成されている。TFT下層膜106上には、トランジスタ103のほか、他のトランジスタやキャパシタ等の回路素子が形成され、配線等によって回路101を構成している。たとえば、後述する図3において、トランジスタ103は、駆動トランジスタ26に対応する。そのほか図3において、選択トランジスタ24やキャパシタ28等が回路素子である。回路101は、TFTチャネル104、絶縁層105、第2層間絶縁膜108、ビア111s,111dおよび配線層110を含むものとする。 The transistor 103 is formed on the TFT lower layer film 106. In addition to the transistor 103, other transistors, capacitors, and other circuit elements are formed on the TFT lower layer film 106, and the circuit 101 is formed with wiring and other elements. For example, in FIG. 3, which will be described later, the transistor 103 corresponds to the drive transistor 26. Other circuit elements in FIG. 3 include the selection transistor 24 and capacitor 28. The circuit 101 includes the TFT channel 104, the insulating layer 105, the second interlayer insulating film 108, vias 111s and 111d, and the wiring layer 110.
トランジスタ103は、この例では、pチャネルの薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、TFT)である。トランジスタ103は、TFTチャネル104と、ゲート107と、を含む。TFTチャネル104は、好ましくは、低温ポリシリコン(Low Temperature Poly Silicon、LTPS)プロセスによって形成されている。LTPSプロセスでは、TFTチャネル104は、TFT下層膜106上に形成されたアモルファスSiの領域を多結晶化し、活性化することによって形成される。たとえば、アモルファスSiの領域の多結晶化、活性化には、レーザによるレーザアニーリングが用いられる。LTPSプロセスによって形成されたTFTは、十分高い移動度を有する。In this example, the transistor 103 is a p-channel thin film transistor (TFT). The transistor 103 includes a TFT channel 104 and a gate 107. The TFT channel 104 is preferably formed by a low temperature polysilicon (LTPS) process. In the LTPS process, the TFT channel 104 is formed by polycrystallizing and activating an amorphous silicon region formed on the TFT underlayer film 106. For example, laser annealing using a laser is used to polycrystallize and activate the amorphous silicon region. TFTs formed by the LTPS process have sufficiently high mobility.
TFTチャネル104は、領域104s,104i,104dを含む。領域104s,104i,104dは、いずれもTFT下層膜106上に設けられている。領域104iは、領域104sと領域104dとの間に設けられている。領域104s,104dは、イオン注入等により、ホウ素(B)等の不純物がドープされ、p形半導体の領域を形成しており、ビア111s,111dとオーミック接続されている。 The TFT channel 104 includes regions 104s, 104i, and 104d. Regions 104s, 104i, and 104d are all provided on the TFT underlayer film 106. Region 104i is provided between regions 104s and 104d. Regions 104s and 104d are doped with impurities such as boron (B) by ion implantation or the like to form p-type semiconductor regions, and are ohmically connected to vias 111s and 111d.
ゲート107は、絶縁層105を介して、TFTチャネル104上に設けられている。絶縁層105は、TFTチャネル104とゲート107とを絶縁するとともに、隣接する他の回路素子から絶縁するために設けられている。領域104sよりも低い電位がゲート107に印加されると、領域104iにチャネルが形成されることによって、領域104s,104d間に流れる電流を制御することができる。 Gate 107 is located on TFT channel 104 via insulating layer 105. Insulating layer 105 is provided to insulate TFT channel 104 from gate 107 and to insulate it from other adjacent circuit elements. When a lower potential than region 104s is applied to gate 107, a channel is formed in region 104i, thereby controlling the current flowing between regions 104s and 104d.
絶縁層105は、たとえばSiO2である。絶縁層105は、覆っている領域に応じてSiO2やSi3N4等を含む多層の絶縁層であってもよい。 The insulating layer 105 is, for example, SiO 2. The insulating layer 105 may also be a multi-layer insulating layer including SiO 2 , Si 3 N 4 , etc. depending on the area being covered.
ゲート107は、たとえば多結晶Siで形成されていてもよいし、W、Mo等の高融点金属で形成されていてもよい。ゲート107の多結晶Si膜は、一般的にCVD等によって形成される。 Gate 107 may be formed, for example, from polycrystalline silicon, or from a high-melting-point metal such as tungsten or molybdenum. The polycrystalline silicon film of gate 107 is generally formed by CVD or the like.
第2層間絶縁膜(第2絶縁膜)108は、ゲート107および絶縁層105上に設けられている。第2層間絶縁膜108は、たとえば第1層間絶縁膜156と同じ材料で形成されている。つまり、第2層間絶縁膜108は、白色樹脂やSiO2等の無機膜等で形成されている。第2層間絶縁膜108は、配線層110の形成のための平坦化膜としても機能する。 A second interlayer insulating film (second insulating film) 108 is provided on the gate 107 and the insulating layer 105. The second interlayer insulating film 108 is formed of, for example, the same material as the first interlayer insulating film 156. That is, the second interlayer insulating film 108 is formed of a white resin or an inorganic film such as SiO2 . The second interlayer insulating film 108 also functions as a planarizing film for forming the wiring layer 110.
第1層間絶縁膜156、TFT下層膜106、絶縁層105および第2層間絶縁膜108は、上述のとおり構成されているので、発光面153Sの上部には設けられていない。つまり、開口158は、第1層間絶縁膜156、TFT下層膜106、絶縁層105および第2層間絶縁膜108のそれぞれ一部を除去することにより形成されている。発光面153Sは、開口158を介して露出されている。後述するように、開口158は、表面樹脂層170で充填されている。 Since the first interlayer insulating film 156, the TFT lower layer film 106, the insulating layer 105, and the second interlayer insulating film 108 are configured as described above, they are not provided above the light-emitting surface 153S. In other words, the opening 158 is formed by removing a portion of each of the first interlayer insulating film 156, the TFT lower layer film 106, the insulating layer 105, and the second interlayer insulating film 108. The light-emitting surface 153S is exposed through the opening 158. As described below, the opening 158 is filled with a surface resin layer 170.
ビア111s,111dは、第2層間絶縁膜108および絶縁層105を貫通して設けられている。配線層110は、第2層間絶縁膜108上に形成されている。配線層110は、電位の異なり得る複数の配線を含んでいる。この例では、配線層110は、配線110s,110d,110kを含んでいる。 Vias 111s and 111d are provided through the second interlayer insulating film 108 and insulating layer 105. The wiring layer 110 is formed on the second interlayer insulating film 108. The wiring layer 110 includes multiple wirings that may have different potentials. In this example, the wiring layer 110 includes wirings 110s, 110d, and 110k.
配線110sの一部は、領域104sの上方に設けられている。配線110sの他の一部は、たとえば後述する図3に示される電源線3に接続されている。配線110dの一部は、領域104dの上方に設けられている。配線(第2配線)110dの他の一部は、発光面153Sを含む面に接続されている。配線110kの一部は、接続部151aの上方に設けられている。配線110kの他の部分は、たとえば後述する図3に示される接地線4に接続されている。 A portion of wiring 110s is provided above region 104s. Another portion of wiring 110s is connected to, for example, the power supply line 3 shown in Figure 3, which will be described later. A portion of wiring 110d is provided above region 104d. Another portion of wiring (second wiring) 110d is connected to the surface including the light-emitting surface 153S. A portion of wiring 110k is provided above connection portion 151a. Another portion of wiring 110k is connected to, for example, the ground line 4 shown in Figure 3, which will be described later.
図1以降の断面図の配線層においては、特に断らない限り、その配線層の符号は、符号を付すべき配線層に含まれる1つの配線の横の位置に表示されるものとする。 In the wiring layers of the cross-sectional views in Figures 1 and subsequent figures, unless otherwise specified, the symbol for that wiring layer will be displayed next to one of the wires included in the wiring layer to which the symbol is attached.
ビア111sは、配線110sと領域104sとの間に設けられ、配線110sおよび領域104sを電気的に接続している。ビア111dは、配線110dと領域104dとの間に設けられ、配線110dおよび領域104dを電気的に接続している。 Via 111s is provided between wiring 110s and region 104s, electrically connecting wiring 110s and region 104s. Via 111d is provided between wiring 110d and region 104d, electrically connecting wiring 110d and region 104d.
配線110sは、ビア111sを介して、領域104sに接続されている。領域104sは、トランジスタ103のソース領域である。したがって、トランジスタ103のソース領域は、ビア111sおよび配線110sを介して、電源線3に電気的に接続される。 Wiring 110s is connected to region 104s via via 111s. Region 104s is the source region of transistor 103. Therefore, the source region of transistor 103 is electrically connected to power line 3 via via 111s and wiring 110s.
配線110dは、ビア111dを介して、領域104dに接続されている。領域104dは、トランジスタ103のドレイン領域である。したがって、トランジスタ103のドレイン領域は、ビア111dおよび配線110dを介して、p形半導体層153に電気的に接続されている。 Wiring 110d is connected to region 104d via via 111d. Region 104d is the drain region of transistor 103. Therefore, the drain region of transistor 103 is electrically connected to p-type semiconductor layer 153 via via 111d and wiring 110d.
ビア161kは、第2層間絶縁膜108、絶縁層105、TFT下層膜106および第1層間絶縁膜156を貫通して設けられている。ビア161kは、配線(第1配線)110kと接続部151aとの間に設けられ、配線110kおよび接続部151aを電気的に接続する。したがって、n形半導体層151は、接続部151a、ビア161kおよび配線110kを介して、接地線4に電気的に接続される。 Via 161k is provided through the second interlayer insulating film 108, insulating layer 105, TFT lower film 106, and first interlayer insulating film 156. Via 161k is provided between wiring (first wiring) 110k and connection portion 151a, and electrically connects wiring 110k and connection portion 151a. Therefore, n-type semiconductor layer 151 is electrically connected to ground line 4 via connection portion 151a, via 161k, and wiring 110k.
配線層110およびビア111s,111d,161kは、たとえばAlやCu、あるいはこれらの合金、あるいはこれらとTi等との積層膜等によって形成されている。たとえば、AlとTiの積層膜では、Tiの薄膜上にAlが積層され、さらにAl上にTiが積層されている。 The wiring layer 110 and vias 111s, 111d, and 161k are formed, for example, from Al, Cu, or alloys thereof, or laminated films of these with Ti, etc. For example, in an Al and Ti laminated film, Al is laminated on a thin film of Ti, and Ti is further laminated on top of the Al.
表面樹脂層170は、第2層間絶縁膜108および配線層110を覆っている。表面樹脂層170は、開口158内にも充填されている。表面樹脂層170は、発光面153S上を覆っている。開口158内に充填された表面樹脂層170は、第1層間絶縁膜156、TFT下層膜106、絶縁層105および第2層間絶縁膜108の側面の一部を覆っている。表面樹脂層170は、透明樹脂であり、第2層間絶縁膜108および配線層110を保護するとともに、カラーフィルタ180を接着するための平坦化面を提供する。 The surface resin layer 170 covers the second interlayer insulating film 108 and the wiring layer 110. The surface resin layer 170 also fills the opening 158. The surface resin layer 170 covers the light-emitting surface 153S. The surface resin layer 170 filled in the opening 158 covers part of the side surfaces of the first interlayer insulating film 156, the TFT lower film 106, the insulating layer 105, and the second interlayer insulating film 108. The surface resin layer 170 is a transparent resin that protects the second interlayer insulating film 108 and the wiring layer 110, and also provides a planarized surface for bonding the color filter 180.
カラーフィルタ180は、遮光部181と色変換部182とを含む。色変換部182は、発光素子150の発光面153Sの直上に発光面153Sの形状に応じて設けられている。カラーフィルタ180では、色変換部182以外の部分は、遮光部181とされている。遮光部181は、いわゆるブラックマトリクスであり、隣接する色変換部182から発光される光の混色等によるにじみを低減し、シャープな画像を表示することを可能にする。 The color filter 180 includes a light-shielding portion 181 and a color conversion portion 182. The color conversion portion 182 is provided directly above the light-emitting surface 153S of the light-emitting element 150 in accordance with the shape of the light-emitting surface 153S. In the color filter 180, the portion other than the color conversion portion 182 is the light-shielding portion 181. The light-shielding portion 181 is a so-called black matrix, and reduces blurring caused by color mixing of light emitted from adjacent color conversion portions 182, enabling the display of sharp images.
色変換部182は、1層または2層以上とされる。図1には、色変換部182が2層の場合が示されている。色変換部182が1層であるか2層であるかは、サブピクセル20が発光する光の色、すなわち波長によって決定される。サブピクセル20の発光色が赤の場合には、好ましくは、色変換部182は、色変換層183および赤色の光を通過させるフィルタ層184の2層とされる。サブピクセル20の発光色が緑の場合には、好ましくは、色変換部182は、色変換層183および緑色の光を通過させるフィルタ層184の2層とされる。サブピクセル20の発光色が青の場合には、好ましくは1層とされる。 The color conversion section 182 may have one layer or two or more layers. Figure 1 shows a case where the color conversion section 182 has two layers. Whether the color conversion section 182 has one layer or two layers is determined by the color, i.e., wavelength, of the light emitted by the subpixel 20. If the emitted color of the subpixel 20 is red, the color conversion section 182 preferably has two layers: a color conversion layer 183 and a filter layer 184 that transmits red light. If the emitted color of the subpixel 20 is green, the color conversion section 182 preferably has two layers: a color conversion layer 183 and a filter layer 184 that transmits green light. If the emitted color of the subpixel 20 is blue, the color conversion section 182 preferably has one layer.
色変換部182が2層の場合には、1層目が色変換層183であり、2層目がフィルタ層184である。1層目の色変換層183は、発光素子150に、より近い位置に設けられている。フィルタ層184は、色変換層183上に積層されている。 When the color conversion section 182 has two layers, the first layer is the color conversion layer 183 and the second layer is the filter layer 184. The first color conversion layer 183 is located closer to the light-emitting element 150. The filter layer 184 is stacked on top of the color conversion layer 183.
色変換層183は、発光素子150が発光する光の波長を所望の波長に変換する。赤色を発光するサブピクセル20の場合には、発光素子150の波長である467nm±30nmの光を、たとえば630nm±20nm程度の波長の光に変換する。緑色を発光するサブピクセル20の場合には、発光素子150の波長である467nm±30nmの光を、たとえば532nm±20nm程度の波長の光に変換する。 The color conversion layer 183 converts the wavelength of light emitted by the light-emitting element 150 to the desired wavelength. In the case of a subpixel 20 that emits red light, the color conversion layer 183 converts light having a wavelength of 467 nm ± 30 nm, which is the wavelength of the light-emitting element 150, to light having a wavelength of, for example, approximately 630 nm ± 20 nm. In the case of a subpixel 20 that emits green light, the color conversion layer 183 converts light having a wavelength of 467 nm ± 30 nm, which is the wavelength of the light-emitting element 150, to light having a wavelength of, for example, approximately 532 nm ± 20 nm.
フィルタ層184は、色変換層183で色変換されずに残存した青色発光の波長成分を遮断する。 The filter layer 184 blocks the wavelength components of blue light that remain unconverted by the color conversion layer 183.
サブピクセル20が発光する光の色が青色の場合には、色変換層183を介してもよいし、色変換層183を介さずにそのまま出力するようにしてもよい。発光素子150が発光する光の波長が467nm±30nm程度の場合には、色変換層183を介さずに光を出力してもよい。発光素子150が発光する光の波長を410nm±30nmとする場合には、出力する光の波長を467nm±30nm程度に変換するために、1層の色変換層183を設けることが好ましい。 If the color of light emitted by subpixel 20 is blue, the light may be output via color conversion layer 183, or directly without passing through color conversion layer 183. If the wavelength of light emitted by light-emitting element 150 is approximately 467 nm ± 30 nm, the light may be output without passing through color conversion layer 183. If the wavelength of light emitted by light-emitting element 150 is 410 nm ± 30 nm, it is preferable to provide one color conversion layer 183 to convert the wavelength of the output light to approximately 467 nm ± 30 nm.
青色のサブピクセル20の場合であっても、サブピクセル20は、フィルタ層184を有してもよい。青色のサブピクセル20に青色の光が透過するフィルタ層184を設けることによって、発光素子150の表面で生じる青色の光以外の微小な外光反射が抑制される。 Even in the case of a blue subpixel 20, the subpixel 20 may have a filter layer 184. By providing the blue subpixel 20 with a filter layer 184 that transmits blue light, minute external light reflections other than blue light that occur on the surface of the light-emitting element 150 are suppressed.
図2は、本実施形態に係る画像表示装置の変形例の一部を模式的に示す断面図である。
図2では、煩雑さを避けるため、表面樹脂層170、透明薄膜接着層188およびカラーフィルタ180の表示が省略されている。表面樹脂層170から上部の構造物は、第2層間絶縁膜108上、配線層110上および開口158に設けられているものとする。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a part of a modified example of the image display device according to the present embodiment.
2, to avoid complexity, the surface resin layer 170, the transparent thin film adhesive layer 188, and the color filter 180 are not shown. The structures above the surface resin layer 170 are assumed to be provided on the second interlayer insulating film 108, on the wiring layer 110, and in the opening 158.
本変形例の場合には、サブピクセル20aは、発光素子150aと配線110d1との接続方法が上述の第1の実施形態の場合の発光素子150と配線110dとの接続方法と相違する。本変形例では、配線110s上にわたって透光性電極159sを設けている点でも第1の実施形態の場合と相違する。他の点では、本変形例は、第1の実施形態の場合と同じであり、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。In this modified example, the method of connecting the light-emitting element 150a to the wiring 110d1 in the subpixel 20a differs from the method of connecting the light-emitting element 150 to the wiring 110d in the first embodiment described above. This modified example also differs from the first embodiment in that a translucent electrode 159s is provided over the wiring 110s. In other respects, this modified example is the same as the first embodiment, and the same components are designated by the same reference numerals and detailed descriptions thereof are omitted where appropriate.
図2に示すように、サブピクセル20aは、発光素子150aと、配線110d1と、透光性電極159dと、を含む。配線110d1の一部は、領域104dおよびビア111dの上方に設けられている。配線110d1の一部は、ビア111dを介して、領域104dに接続されている。配線110d1の他の一部は、発光面153Sまで達するように延伸されておらず、発光面153Sに直接接続されていない。 As shown in FIG. 2, subpixel 20a includes light-emitting element 150a, wiring 110d1, and translucent electrode 159d. A portion of wiring 110d1 is provided above region 104d and via 111d. A portion of wiring 110d1 is connected to region 104d via via 111d. Another portion of wiring 110d1 does not extend to reach light-emitting surface 153S and is not directly connected to light-emitting surface 153S.
透光性電極159dは、配線110d1上にわたって設けられている。透光性電極159dは、発光面153S上にわたって設けられている。透光性電極159dは、配線110d1と発光面153Sとの間にも設けられており、配線110d1および発光面153Sを電気的に接続している。 The transparent electrode 159d is provided over the wiring 110d1. The transparent electrode 159d is provided over the light-emitting surface 153S. The transparent electrode 159d is also provided between the wiring 110d1 and the light-emitting surface 153S, electrically connecting the wiring 110d1 and the light-emitting surface 153S.
透光性電極159sは、配線110s上にわたって設けられている。透光性電極159dおよび透光性電極159sは、透光性の導電膜で形成される。透光性の導電膜には、ITO膜やZnO膜等が好適に用いられる。この例では、配線110k上に透光性電極が設けられていないが、配線110k上にも透光性電極を設けるようにしてもよい。 Translucent electrode 159s is provided over wiring 110s. Translucent electrode 159d and translucent electrode 159s are formed from a translucent conductive film. An ITO film, a ZnO film, or the like is preferably used as the translucent conductive film. In this example, a translucent electrode is not provided on wiring 110k, but a translucent electrode may also be provided on wiring 110k.
発光面153Sは、好ましくは粗面加工されている。発光素子150は、発光面153Sが粗面とされている場合には、光の取出効率を向上させることができる。 The light-emitting surface 153S is preferably roughened. When the light-emitting surface 153S of the light-emitting element 150 is roughened, the light extraction efficiency can be improved.
発光面153S上に透光性電極159dを設けることによって、透光性電極159dとp形半導体層153との接続面積を大きくすることができるとともに、発光面153Sの面積を大きくすることができるので、発光効率を向上させることができる。発光面153Sが粗面とされている場合には、発光面153Sと透光性電極159dとの接続面積を増大させて、接触抵抗を低減することによって、発光効率をさらに向上させることができる。 By providing a transparent electrode 159d on the light-emitting surface 153S, the connection area between the transparent electrode 159d and the p-type semiconductor layer 153 can be increased, and the area of the light-emitting surface 153S can be increased, thereby improving the light-emitting efficiency. If the light-emitting surface 153S is roughened, the connection area between the light-emitting surface 153S and the transparent electrode 159d can be increased to reduce contact resistance, thereby further improving the light-emitting efficiency.
本実施形態では、上述に示したサブピクセル20,20aの構成のいずれかを含むことができる。後述する他の実施形態においても、金属配線による直接的な電気的接続とするか、透光性電極による電気的接続のいずれかとすることができる。 This embodiment may include any of the configurations of the subpixels 20 and 20a described above. In other embodiments described below, electrical connection may be made either directly via metal wiring or via a transparent electrode.
図3は、本実施形態に係る画像表示装置を例示する模式的なブロック図である。
図3に示すように、本実施形態の画像表示装置1は、表示領域2を備える。表示領域2には、サブピクセル20が配列されている。サブピクセル20は、たとえば格子状に配列されている。たとえば、サブピクセル20は、X軸に沿ってn個配列され、Y軸に沿ってm個配列される。
FIG. 3 is a schematic block diagram illustrating an image display device according to this embodiment.
3, the image display device 1 of this embodiment includes a display area 2. Subpixels 20 are arranged in the display area 2. The subpixels 20 are arranged, for example, in a lattice pattern. For example, n subpixels 20 are arranged along the X axis, and m subpixels 20 are arranged along the Y axis.
ピクセル10は、異なる色の光を発光する複数のサブピクセル20を含む。サブピクセル20Rは、赤色の光を発光する。サブピクセル20Gは、緑色の光を発光する。サブピクセル20Bは、青色の光を発光する。3種類のサブピクセル20R,20G,20Bが所望の輝度で発光することによって、1つのピクセル10の発光色および輝度が決定される。 A pixel 10 includes multiple subpixels 20 that emit light of different colors. Subpixel 20R emits red light. Subpixel 20G emits green light. Subpixel 20B emits blue light. The emission color and brightness of a single pixel 10 are determined by the three types of subpixels 20R, 20G, and 20B emitting light at the desired brightness.
1つのピクセル10は、3つのサブピクセル20R,20G,20Bを含んでおり、サブピクセル20R,20G,20Bは、たとえば図3に示すように、X軸上を直線状に配列されている。各ピクセル10は、同じ色のサブピクセルが同じ列に配列されていてもよいし、この例のように、列ごとに異なる色のサブピクセルが配列されていてもよい。 One pixel 10 includes three subpixels 20R, 20G, and 20B, which are arranged linearly on the X axis, as shown in Figure 3, for example. Each pixel 10 may have subpixels of the same color arranged in the same column, or, as in this example, subpixels of different colors arranged in each column.
画像表示装置1は、電源線3および接地線4をさらに有する。電源線3および接地線4は、サブピクセル20の配列に沿って、格子状に布線されている。電源線3および接地線4は、各サブピクセル20に電気的に接続され、電源端子3aとGND端子4aとの間に接続された直流電源から各サブピクセル20に電力を供給する。電源端子3aおよびGND端子4aは、電源線3および接地線4の端部にそれぞれ設けられ、表示領域2の外部に設けられた直流電源回路に接続される。電源端子3aは、GND端子4aを基準にして正の電圧が供給される。 The image display device 1 further includes power supply lines 3 and ground lines 4. The power supply lines 3 and ground lines 4 are laid out in a grid pattern along the arrangement of the subpixels 20. The power supply lines 3 and ground lines 4 are electrically connected to each subpixel 20 and supply power to each subpixel 20 from a DC power supply connected between the power supply terminal 3a and the GND terminal 4a. The power supply terminal 3a and the GND terminal 4a are provided at the ends of the power supply lines 3 and the ground lines 4, respectively, and are connected to a DC power supply circuit provided outside the display area 2. A positive voltage is supplied to the power supply terminal 3a relative to the GND terminal 4a.
画像表示装置1は、走査線6および信号線8をさらに有する。走査線6は、X軸に平行な方向に布線されている。つまり、走査線6は、サブピクセル20の行方向の配列に沿って布線されている。信号線8は、Y軸に平行な方向に布線されている。つまり、信号線8は、サブピクセル20の列方向の配列に沿って布線されている。 The image display device 1 further includes scanning lines 6 and signal lines 8. The scanning lines 6 are arranged in a direction parallel to the X-axis. That is, the scanning lines 6 are arranged along the row direction of the subpixels 20. The signal lines 8 are arranged in a direction parallel to the Y-axis. That is, the signal lines 8 are arranged along the column direction of the subpixels 20.
画像表示装置1は、行選択回路5および信号電圧出力回路7をさらに有する。行選択回路5および信号電圧出力回路7は、表示領域2の外縁に沿って設けられている。行選択回路5は、表示領域2の外縁のY軸方向に沿って設けられている。行選択回路5は、各列のサブピクセル20に走査線6を介して電気的に接続され、各サブピクセル20に選択信号を供給する。 The image display device 1 further includes a row selection circuit 5 and a signal voltage output circuit 7. The row selection circuit 5 and the signal voltage output circuit 7 are provided along the outer edge of the display area 2. The row selection circuit 5 is provided along the Y-axis direction of the outer edge of the display area 2. The row selection circuit 5 is electrically connected to the subpixels 20 in each column via scanning lines 6, and supplies a selection signal to each subpixel 20.
信号電圧出力回路7は、表示領域2の外縁のX軸方向に沿って設けられている。信号電圧出力回路7は、各行のサブピクセル20に信号線8を介して電気的に接続され、各サブピクセル20に信号電圧を供給する。 The signal voltage output circuit 7 is arranged along the X-axis direction on the outer edge of the display area 2. The signal voltage output circuit 7 is electrically connected to the subpixels 20 in each row via signal lines 8 and supplies a signal voltage to each subpixel 20.
サブピクセル20は、発光素子22と、選択トランジスタ24と、駆動トランジスタ26と、キャパシタ28と、を含む。図3および後述する図4において、選択トランジスタ24はT1と表示され、駆動トランジスタ26はT2と表示され、キャパシタ28はCmと表示されることがある。 The subpixel 20 includes a light-emitting element 22, a selection transistor 24, a drive transistor 26, and a capacitor 28. In Figure 3 and Figure 4 described below, the selection transistor 24 may be labeled T1, the drive transistor 26 may be labeled T2, and the capacitor 28 may be labeled Cm.
発光素子22は、駆動トランジスタ26と直列に接続されている。本実施形態では、駆動トランジスタ26はpチャネルのTFTであり、駆動トランジスタ26のドレイン電極に、発光素子22のアノード電極が接続されている。駆動トランジスタ26および選択トランジスタ24の主電極は、ドレイン電極およびソース電極である。発光素子22のアノード電極は、p形半導体層に接続されている。発光素子のカソード電極は、n形半導体層に接続されている。発光素子22および駆動トランジスタ26の直列回路は、電源線3と接地線4との間に接続されている。駆動トランジスタ26は、図1におけるトランジスタ103に対応し、発光素子22は、図1における発光素子150に対応する。発光素子22に流れる電流は、駆動トランジスタ26のゲート-ソース間に印加される電圧によって決定され、発光素子22は、流れる電流に応じた輝度で発光する。 The light-emitting element 22 is connected in series with the drive transistor 26. In this embodiment, the drive transistor 26 is a p-channel TFT, and the anode electrode of the light-emitting element 22 is connected to the drain electrode of the drive transistor 26. The main electrodes of the drive transistor 26 and the selection transistor 24 are the drain electrode and source electrode. The anode electrode of the light-emitting element 22 is connected to the p-type semiconductor layer. The cathode electrode of the light-emitting element is connected to the n-type semiconductor layer. The series circuit of the light-emitting element 22 and the drive transistor 26 is connected between the power supply line 3 and the ground line 4. The drive transistor 26 corresponds to transistor 103 in Figure 1, and the light-emitting element 22 corresponds to the light-emitting element 150 in Figure 1. The current flowing through the light-emitting element 22 is determined by the voltage applied between the gate and source of the drive transistor 26, and the light-emitting element 22 emits light with a brightness corresponding to the current flowing.
選択トランジスタ24は、駆動トランジスタ26のゲート電極と信号線8との間に主電極を介して接続されている。選択トランジスタ24のゲート電極は、走査線6に接続されている。駆動トランジスタ26のゲート電極と電源線3との間には、キャパシタ28が接続されている。 The selection transistor 24 is connected between the gate electrode of the drive transistor 26 and the signal line 8 via its main electrode. The gate electrode of the selection transistor 24 is connected to the scanning line 6. A capacitor 28 is connected between the gate electrode of the drive transistor 26 and the power supply line 3.
行選択回路5は、m行のサブピクセル20の配列から、1行を選択して走査線6に選択信号を供給する。信号電圧出力回路7は、選択された行の各サブピクセル20に必要なアナログ電圧値を有する信号電圧を供給する。選択された行のサブピクセル20の駆動トランジスタ26のゲート-ソース間には、信号電圧が印加される。信号電圧は、キャパシタ28によって保持される。駆動トランジスタ26は、信号電圧に応じた電流を発光素子22に流す。発光素子22は、流れた電流に応じた輝度で発光する。 The row selection circuit 5 selects one row from an array of m rows of subpixels 20 and supplies a selection signal to the scanning line 6. The signal voltage output circuit 7 supplies a signal voltage having the required analog voltage value to each subpixel 20 in the selected row. The signal voltage is applied between the gate and source of the drive transistor 26 of the subpixel 20 in the selected row. The signal voltage is held by the capacitor 28. The drive transistor 26 passes a current corresponding to the signal voltage to the light-emitting element 22. The light-emitting element 22 emits light at a brightness corresponding to the current that has passed through it.
行選択回路5は、選択する行を順次切り替えて選択信号を供給する。つまり、行選択回路5は、サブピクセル20が配列された行を走査する。順次走査されたサブピクセル20の発光素子22には、信号電圧に応じた電流が流れて発光する。RGB各色のサブピクセル20が発光する発光色および輝度によって決定された発光色および輝度で各ピクセル10が発光して表示領域2に画像が表示される。The row selection circuit 5 sequentially switches the selected row and supplies a selection signal. In other words, the row selection circuit 5 scans the rows in which the subpixels 20 are arranged. A current corresponding to the signal voltage flows through the light-emitting elements 22 of the sequentially scanned subpixels 20, causing them to emit light. Each pixel 10 emits light with a color and brightness determined by the color and brightness emitted by the RGB subpixels 20, and an image is displayed in the display area 2.
図4は、本実施形態の画像表示装置の一部を例示する模式的な平面図である。
本実施形態では、図1において説明したように、発光素子150と駆動用のトランジスタ103が、第1層間絶縁膜156を介して、Z軸方向に積層されている。発光素子150は、図3では発光素子22に対応する。駆動用のトランジスタ103は、図3では駆動トランジスタ26に対応し、T2とも表記される。
FIG. 4 is a schematic plan view illustrating a part of the image display device of this embodiment.
1, the light-emitting element 150 and the driving transistor 103 are stacked in the Z-axis direction with a first interlayer insulating film 156 interposed therebetween. The light-emitting element 150 corresponds to the light-emitting element 22 in FIG. 3. The driving transistor 103 corresponds to the driving transistor 26 in FIG. 3 and is also denoted as T2.
図4に示すように、発光素子150のカソード電極は、接続部151aによって提供される。接続部151aは、トランジスタ103や配線層110よりも下層に設けられている。接続部151aは、ビア161kを介して、配線110kに電気的に接続される。より具体的には、ビア161kの一端は、接続部151aに接続されている。ビア161kの他端は、コンタクトホール161k1を介して、配線110kに接続されている。 As shown in FIG. 4, the cathode electrode of the light-emitting element 150 is provided by the connection portion 151a. The connection portion 151a is provided in a layer lower than the transistor 103 and the wiring layer 110. The connection portion 151a is electrically connected to the wiring 110k via the via 161k. More specifically, one end of the via 161k is connected to the connection portion 151a. The other end of the via 161k is connected to the wiring 110k via the contact hole 161k1.
発光素子150のアノード電極は、図1に示したp形半導体層153によって提供される。配線110dは、開口158を介して、発光面153Sを含む面まで延びている。p形半導体層153は、発光面153Sを含む面を介して、配線110dの一端に接続されている。発光面153Sを含む面は、発光面153Sと同一平面内の面である。発光面153Sを含む面に配線110dの一端を接続し、残りの面が発光面153Sである。 The anode electrode of the light-emitting element 150 is provided by the p-type semiconductor layer 153 shown in Figure 1. The wiring 110d extends through the opening 158 to the surface including the light-emitting surface 153S. The p-type semiconductor layer 153 is connected to one end of the wiring 110d via the surface including the light-emitting surface 153S. The surface including the light-emitting surface 153S is in the same plane as the light-emitting surface 153S. One end of the wiring 110d is connected to the surface including the light-emitting surface 153S, and the remaining surface is the light-emitting surface 153S.
配線110dの他端は、ビア111dを介して、トランジスタ103のドレイン電極に接続されている。トランジスタ103のドレイン電極は、図1に示した領域104dである。トランジスタ103のソース電極は、ビア111sを介して、配線110sに接続されている。トランジスタ103のソース電極は、図1に示した領域104sである。この例では、配線層110は、電源線3を含んでおり、配線110sは、電源線3に接続されている。 The other end of wiring 110d is connected to the drain electrode of transistor 103 via via 111d. The drain electrode of transistor 103 is region 104d shown in Figure 1. The source electrode of transistor 103 is connected to wiring 110s via via 111s. The source electrode of transistor 103 is region 104s shown in Figure 1. In this example, wiring layer 110 includes power line 3, and wiring 110s is connected to power line 3.
この例では、接地線4は、配線層110よりもさらに上層に設けられている。図1では図示を省略しているが、配線層110上には、さらに層間絶縁膜が設けられている。接地線4は、最上層の層間絶縁膜上に設けられており、電源線3から絶縁されている。 In this example, the ground line 4 is provided in a layer even higher than the wiring layer 110. Although not shown in Figure 1, an interlayer insulating film is further provided on the wiring layer 110. The ground line 4 is provided on the uppermost interlayer insulating film and is insulated from the power line 3.
このように、発光素子150は、ビア161kを用いることによって、発光素子150よりも上層に設けられた配線層110に電気的に接続されることができる。また、発光素子150は、発光面153Sを露出させる開口158を設けることによって、発光素子150よりも上層に設けられた配線層110に電気的に接続されることができる。 In this way, the light-emitting element 150 can be electrically connected to the wiring layer 110 provided above the light-emitting element 150 by using the via 161k. Furthermore, the light-emitting element 150 can be electrically connected to the wiring layer 110 provided above the light-emitting element 150 by providing an opening 158 that exposes the light-emitting surface 153S.
本実施形態の画像表示装置1の製造方法について説明する。
図5A~図7Bは、本実施形態の画像表示装置の製造方法を例示する模式的な断面図である。
図5Aに示すように、本実施形態の画像表示装置1の製造方法では、基板(第1基板)102が準備される。基板102は、透光性基板であり、たとえば、1500mm×1800mm程度のほぼ長方形のガラス基板である。グラフェン層1140は、第1面102a上に形成される。グラフェン層1140は、グラフェンを含む層であり、好ましくは、単層のグラフェンの層が、数層から10層程度、積層されて形成されている。適切な大きさおよび形状に裁断されたグラフェン層1140は、第1面102aの所定の位置に配置され、第1面102aの平坦性によって、基板102に吸着される。グラフェン層1140は、たとえば、接着剤等によって第1面102a上に接着されてもよい。
A method for manufacturing the image display device 1 of this embodiment will be described.
5A to 7B are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the image display device of this embodiment.
As shown in FIG. 5A , in the manufacturing method of the image display device 1 of this embodiment, a substrate (first substrate) 102 is prepared. The substrate 102 is a light-transmitting substrate, for example, a substantially rectangular glass substrate measuring approximately 1500 mm × 1800 mm. A graphene layer 1140 is formed on the first surface 102a. The graphene layer 1140 is a layer containing graphene, and is preferably formed by stacking several to approximately ten monolayer graphene layers. The graphene layer 1140, cut to an appropriate size and shape, is placed at a predetermined position on the first surface 102a and adsorbed to the substrate 102 due to the flatness of the first surface 102a. The graphene layer 1140 may be adhered to the first surface 102a, for example, with an adhesive or the like.
図5Bに示すように、図5Aに示したグラフェン層1140上にわたって、バッファ層1145が形成される。バッファ層1145は、たとえば、スパッタリング等の物理気相成長化法によって形成される。バッファ層1145を設けることによって、GaNの結晶成長を促進することができる。バッファ層1145は、GaNの結晶成長を促進させる材料であれば、種類は問わず、絶縁材料でもよいし、金属等の導電材料でもよい。たとえば、バッファ層として、HfやCu等の単結晶を含む金属層としてもよい。また、後述する他の実施形態のように、バッファ層の形成を省略して、半導体層をグラフェン層上に直接成長させるようにしてもよい。 As shown in FIG. 5B, a buffer layer 1145 is formed over the graphene layer 1140 shown in FIG. 5A. The buffer layer 1145 is formed, for example, by a physical vapor deposition method such as sputtering. Providing the buffer layer 1145 can promote GaN crystal growth. The buffer layer 1145 can be made of any material that promotes GaN crystal growth, and can be an insulating material or a conductive material such as a metal. For example, the buffer layer can be a metal layer containing a single crystal of Hf, Cu, or the like. Furthermore, as in other embodiments described below, the formation of the buffer layer can be omitted and the semiconductor layer can be grown directly on the graphene layer.
半導体層1150は、バッファ層1145上にわたって形成される。半導体層1150は、バッファ層1145の側からZ軸の正方向に向かってn形半導体層1151、発光層1152およびp形半導体層1153の順に形成される。半導体層1150は、たとえば、GaNを含み、より詳細には、InXAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y<1)等を含む。半導体層1150の成長初期には結晶格子の不整合に起因する結晶欠陥が生じ易く、GaNを主成分とする結晶は、一般にn形半導体特性を示す。そのため、n形半導体層1151からバッファ層1145上に成長させることによって、歩留りを向上させることが可能になる。 The semiconductor layer 1150 is formed over the buffer layer 1145. The semiconductor layer 1150 is formed in the following order from the buffer layer 1145 side toward the positive direction of the Z axis: an n-type semiconductor layer 1151, a light-emitting layer 1152, and a p-type semiconductor layer 1153. The semiconductor layer 1150 includes, for example, GaN, and more specifically, InXAlYGa1 -X-YN (0≦X, 0≦Y, X+Y<1). Crystal defects due to mismatch of crystal lattices are likely to occur in the initial growth stage of the semiconductor layer 1150, and crystals primarily composed of GaN generally exhibit n-type semiconductor characteristics. Therefore, by growing the n-type semiconductor layer 1151 on the buffer layer 1145, it is possible to improve yield.
半導体層1150の形成には、蒸着、イオンビームデポジション、分子線エピタキシ(Molecular Beam Epitaxy、MBE)やスパッタ等の物理気相成長化法が用いられ、好ましくは低温スパッタ法が用いられる。低温スパッタ法では、成膜時に、光やプラズマでアシストすると、より低温とすることができるので好ましい。MOCVDによるエピタキシャル成長では、1000℃を超える場合がある。これに対して、低温スパッタ法では、400℃程度~700℃程度の低温で、発光層を含むGaNの結晶をグラフェン層1140上にエピタキシャル成長可能であることが知られている(非特許文献1、2等参照)。このような低温スパッタ法は、LTPSプロセスで形成されたTFT等を有する回路基板上に半導体層1150を形成するのに整合的である。The semiconductor layer 1150 can be formed using physical vapor deposition techniques such as evaporation, ion beam deposition, molecular beam epitaxy (MBE), and sputtering, with low-temperature sputtering being preferred. Low-temperature sputtering is preferable because it allows for lower temperatures during film formation when assisted by light or plasma. Epitaxial growth by MOCVD can sometimes exceed 1000°C. In contrast, low-temperature sputtering is known to enable epitaxial growth of GaN crystals, including the light-emitting layer, on the graphene layer 1140 at low temperatures of approximately 400°C to 700°C (see Non-Patent Documents 1 and 2, etc.). Such low-temperature sputtering is suitable for forming the semiconductor layer 1150 on a circuit substrate having TFTs and other devices formed using the LTPS process.
適切な成膜技術を用いて、グラフェン層1140およびバッファ層1145上にGaNの半導体層1150を成長させることによって、バッファ層1145上には、発光層1152を含む単結晶化された半導体層1150が形成される。グラフェン層1140は、適切な大きさおよび形状に裁断されて第1面102a上に設けられているので、バッファ層1145は、グラフェン層1140が存在しない箇所では成長せず、グラフェン層1140上にわたって成長する。半導体層1150も、バッファ層1145が存在しない箇所では成長せず、バッファ層1145上にわたって成長する。図示しないが、バッファ層1145および半導体層1150の成長過程において、グラフェン層1140の存在しない箇所に、成長種の材料であるAlやGa等を含む非結晶状態の堆積物が堆積する場合もある。By growing a GaN semiconductor layer 1150 on the graphene layer 1140 and buffer layer 1145 using an appropriate deposition technique, a single-crystallized semiconductor layer 1150 including a light-emitting layer 1152 is formed on the buffer layer 1145. The graphene layer 1140 is cut to an appropriate size and shape and provided on the first surface 102a. Therefore, the buffer layer 1145 does not grow in areas where the graphene layer 1140 is not present, but grows over the graphene layer 1140. The semiconductor layer 1150 also does not grow in areas where the buffer layer 1145 is not present, but grows over the buffer layer 1145. Although not shown, during the growth of the buffer layer 1145 and the semiconductor layer 1150, amorphous deposits containing growth seed materials such as Al and Ga may accumulate in areas where the graphene layer 1140 is not present.
図6Aに示すように、図5Bに示した半導体層1150は、エッチングによって、所望の形状に加工され、発光素子150が形成される。発光素子150の形成工程では、接続部151aが形成され、その後、さらにエッチングすることによって、他の部分が形成される。これによって、n形半導体層151から第1面102a上を一方向に突出する接続部151aを有する発光素子150を形成することができる。発光素子150の形成には、たとえばドライエッチングプロセスが用いられ、好適には、異方性プラズマエッチング(Reactive Ion Etching、RIE)が用いられる。グラフェン層1140の存在しない箇所に堆積物が形成された場合には、形成された堆積物は、発光素子150を形成するエッチング工程において除去される。 As shown in FIG. 6A, the semiconductor layer 1150 shown in FIG. 5B is etched into the desired shape to form the light-emitting element 150. In the process of forming the light-emitting element 150, the connection portion 151a is formed, and then other portions are formed by further etching. This allows the formation of a light-emitting element 150 having the connection portion 151a that protrudes in one direction from the n-type semiconductor layer 151 above the first surface 102a. To form the light-emitting element 150, for example, a dry etching process is used, and preferably anisotropic plasma etching (Reactive Ion Etching, RIE) is used. If deposits are formed in areas where the graphene layer 1140 is not present, the formed deposits are removed in the etching process of forming the light-emitting element 150.
図5Bに示したグラフェン層1140は、接続部151aの形成工程において、オーバーエッチングにより接続部151aの外周の形状にほぼ一致する外周形状のグラフェンシート140aに成形される。図5Bに示したバッファ層1145も、接続部151aの形成工程において、オーバーエッチングにより接続部151aの外周の形状にほぼ一致する外周形状のバッファ層145に成形される。 The graphene layer 1140 shown in Figure 5B is shaped into a graphene sheet 140a having an outer periphery that roughly matches the outer periphery of the connection portion 151a by over-etching during the process of forming the connection portion 151a. The buffer layer 1145 shown in Figure 5B is also shaped into a buffer layer 145 having an outer periphery that roughly matches the outer periphery of the connection portion 151a by over-etching during the process of forming the connection portion 151a.
図6Bに示すように、第1層間絶縁膜(第1絶縁膜)156は、第1面102a、グラフェン層140、バッファ層145および発光素子150を覆って形成される。TFT下層膜106は、第1層間絶縁膜156上に、たとえばCVD等によって形成される。 As shown in FIG. 6B, a first interlayer insulating film (first insulating film) 156 is formed to cover the first surface 102a, the graphene layer 140, the buffer layer 145, and the light-emitting element 150. The TFT lower film 106 is formed on the first interlayer insulating film 156, for example, by CVD or the like.
TFT下層膜106上の所定の位置にTFTチャネル104が形成される。たとえば、LTPSプロセスでは、トランジスタ103は、次のようにして形成される。まず、アモルファスSiがTFTチャネル104の形状に成膜される。アモルファスSiの成膜には、たとえばCVD等が用いられる。成膜されたアモルファスSi膜は、レーザアニールによって多結晶化され、TFTチャネル104が形成される。 The TFT channel 104 is formed at a predetermined position on the TFT underlayer film 106. For example, in the LTPS process, the transistor 103 is formed as follows. First, amorphous silicon is deposited in the shape of the TFT channel 104. CVD, for example, is used to deposit the amorphous silicon. The deposited amorphous silicon film is then polycrystallized by laser annealing, forming the TFT channel 104.
その後、TFTチャネル104のソース電極およびドレイン電極は、たとえばイオン注入技術等を用いて、領域104s,104dにホウ素(B)等の不純物を導入することによってp形半導体の領域として形成される。 Then, the source and drain electrodes of the TFT channel 104 are formed as p-type semiconductor regions by introducing impurities such as boron (B) into regions 104s and 104d using, for example, ion implantation techniques.
絶縁層105は、TFT下層膜106およびTFTチャネル104上にわたって形成される。絶縁層105は、たとえばCVD等によって形成される。ゲート107は、絶縁層105を介して、TFTチャネル104上の位置に形成される。ゲート107の形成には、ゲート107の材質に応じて、適切な形成法が用いられる。たとえば、ゲート107が多結晶Siの場合には、TFTチャネル104と同様に、ゲート107は、アモルファスSiをレーザアニールして多結晶化することにより形成される。あるいは、ゲート107は、スパッタによって形成されたW、Mo等の高融点金属膜をエッチング加工することによって形成されてもよい。The insulating layer 105 is formed over the TFT underlayer film 106 and the TFT channel 104. The insulating layer 105 is formed, for example, by CVD. The gate 107 is formed above the TFT channel 104, with the insulating layer 105 interposed between them. An appropriate formation method is used to form the gate 107, depending on the material of the gate 107. For example, if the gate 107 is polycrystalline Si, the gate 107 is formed, like the TFT channel 104, by laser annealing amorphous Si to polycrystallize it. Alternatively, the gate 107 may be formed by etching a high-melting-point metal film, such as W or Mo, formed by sputtering.
第2層間絶縁膜(第2絶縁膜)108は、絶縁層105上およびゲート107上にわたって形成される。第2層間絶縁膜108の形成には、第2層間絶縁膜108の材質に応じて適切な製法が適用される。たとえば、第2層間絶縁膜108がSiO2で形成される場合には、ALDやCVD等の技術が用いられる。 The second interlayer insulating film (second insulating film) 108 is formed over the insulating layer 105 and the gate 107. An appropriate manufacturing method is applied to form the second interlayer insulating film 108 depending on the material of the second interlayer insulating film 108. For example, when the second interlayer insulating film 108 is made of SiO2 , a technique such as ALD or CVD is used.
第2層間絶縁膜108の平坦度は、第2層間絶縁膜108上に配線層110を形成することができる程度でよく、必ずしも平坦化工程を行わなくてもよい。第2層間絶縁膜108に平坦化工程を施さない場合には、工程数を削減できる。たとえば、発光素子150の周囲で、第2層間絶縁膜108の厚さが薄くなる箇所がある場合には、後述するビアホール162kの深さは浅くなるので、十分な開口径を確保することができる。そのため、ビアによる電気的接続を確保することが容易になり、電気的特性の不良による歩留りの低下を抑制することができる。 The flatness of the second interlayer insulating film 108 only needs to be such that the wiring layer 110 can be formed on the second interlayer insulating film 108, and a planarization process does not necessarily have to be performed. If a planarization process is not performed on the second interlayer insulating film 108, the number of processes can be reduced. For example, if there are areas around the light-emitting element 150 where the thickness of the second interlayer insulating film 108 is thin, the depth of the via hole 162k (described below) will be shallower, ensuring a sufficient opening diameter. This makes it easier to ensure electrical connection through the via, and reduces yield reductions due to poor electrical characteristics.
図7Aに示すように、ビアホール162kは、第2層間絶縁膜108、絶縁層105、TFT下層膜106および第1層間絶縁膜156を貫通し、接続部151aに達するように形成される。開口158は、第2層間絶縁膜108の一部、絶縁層105の一部、TFT下層膜106の一部および第1層間絶縁膜156の一部を除去することによって、発光面153Sに達するように形成される。ビアホール112dは、第2層間絶縁膜108および絶縁層105を貫通し、領域104dに達するように形成される。ビアホール112sは、第2層間絶縁膜108および絶縁層105を貫通し、領域104sに達するように形成される。ビアホールや開口の形成には、たとえばRIE等が用いられる。 As shown in FIG. 7A, via hole 162k is formed to penetrate the second interlayer insulating film 108, insulating layer 105, TFT lower film 106, and first interlayer insulating film 156, reaching connection portion 151a. Opening 158 is formed to reach light-emitting surface 153S by removing part of second interlayer insulating film 108, part of insulating layer 105, part of TFT lower film 106, and part of first interlayer insulating film 156. Via hole 112d is formed to penetrate the second interlayer insulating film 108 and insulating layer 105, reaching region 104d. Via hole 112s is formed to penetrate the second interlayer insulating film 108 and insulating layer 105, reaching region 104s. The via holes and openings are formed, for example, by RIE or the like.
図7Bに示すように、ビア161kは、図7Aに示したビアホール162kに導電材料を充填することによって形成される。ビア111d,111sは、図7Aに示したビアホール112d,112sに導電材料を充填することによって、それぞれ形成される。その後、配線110k,110d,110sを含む配線層110は、第2層間絶縁膜108上に形成される。配線110k,110d,110sは、ビア161k,111d,111sにそれぞれ接続される。配線層110は、ビア161k,111d,111sの形成と同時に形成されてもよい。 As shown in FIG. 7B, via 161k is formed by filling via hole 162k shown in FIG. 7A with a conductive material. Vias 111d and 111s are formed by filling via holes 112d and 112s shown in FIG. 7A with a conductive material, respectively. Thereafter, wiring layer 110 including wirings 110k, 110d, and 110s is formed on second interlayer insulating film 108. Wirings 110k, 110d, and 110s are connected to vias 161k, 111d, and 111s, respectively. Wiring layer 110 may be formed simultaneously with the formation of vias 161k, 111d, and 111s.
図8Aおよび図8Bは、本実施形態の変形例の画像表示装置の製造方法を例示する模式的な断面図である。
図8Aおよび図8Bは、図2に示したサブピクセル20aを形成するための工程を示している。この場合において、第2層間絶縁膜108を形成し、ビアホール162k,112d,112sを形成するまでは、上述した工程と同一の工程を有している。以下では、図7Aの工程以降に、図8Aおよび図8Bの工程が実行されるものとして説明する。
8A and 8B are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an image display device according to a modified example of the present embodiment.
8A and 8B show steps for forming the subpixel 20a shown in FIG. 2. In this case, the steps from forming the second interlayer insulating film 108 to forming the via holes 162k, 112d, and 112s are the same as those described above. In the following description, it is assumed that the steps of FIG. 8A and 8B are performed after the step of FIG. 7A.
図8Aに示すように、ビア161k,111d,111sは、図7Aに示したビアホール162k,112d,112sに導電材料を充填することによって形成される。その後、配線110k,110d1,110sを含む配線層110が形成される。ここで、配線110d1の一部は、ビア111dと接続される。一方、配線110d1の他の一部は、発光面153Sに直接接続されず、開口158から離れた位置に設けられる。ビア161k,111d,111sおよび配線層110は、同時に形成されてもよいのは、第1の実施形態の場合と同様である。 As shown in FIG. 8A, vias 161k, 111d, and 111s are formed by filling via holes 162k, 112d, and 112s shown in FIG. 7A with a conductive material. Then, a wiring layer 110 including wirings 110k, 110d1, and 110s is formed. Here, a portion of wiring 110d1 is connected to via 111d. Meanwhile, another portion of wiring 110d1 is not directly connected to light-emitting surface 153S and is located away from opening 158. As in the first embodiment, vias 161k, 111d, and 111s and wiring layer 110 may be formed simultaneously.
図8Bに示すように、配線110d1上および発光面153S上にわたって透光性電極159dが形成される。発光面153Sは、この例のように、好ましくは透光性電極159dが形成される前にウェットエッチング等で粗面化される。なお、粗面化工程は、開口158を形成した直後に実行されるようにしてもよい。透光性電極159dは、配線110d1および発光面153Sの間にも形成され、配線110d1および発光面153Sを電気的に接続する。透光性電極159sは、配線110s上にわたって形成される。透光性電極159d,159sは、同時に形成される。配線110k上に透光性電極を形成する場合には、透光性電極159d,159sと同時に形成される。 As shown in FIG. 8B, a translucent electrode 159d is formed over the wiring 110d1 and the light-emitting surface 153S. As in this example, the light-emitting surface 153S is preferably roughened by wet etching or the like before the translucent electrode 159d is formed. Note that the roughening process may be performed immediately after the opening 158 is formed. The translucent electrode 159d is also formed between the wiring 110d1 and the light-emitting surface 153S, and electrically connects the wiring 110d1 and the light-emitting surface 153S. The translucent electrode 159s is formed over the wiring 110s. The translucent electrodes 159d and 159s are formed simultaneously. When a translucent electrode is formed on the wiring 110k, it is formed simultaneously with the translucent electrodes 159d and 159s.
この後、カラーフィルタ等の上部の構造物が形成されて、第1の実施形態の画像表示装置の変形例のサブピクセル20aが形成される。 After this, upper structures such as color filters are formed to form subpixel 20a, a modified example of the image display device of the first embodiment.
たとえば図3の回路は、選択トランジスタ24、駆動トランジスタ26およびキャパシタ28によって、発光素子150を駆動する駆動回路である。このような駆動回路は、サブピクセル20,20a内に形成される。駆動回路以外の回路の一部は、サブピクセル20,20a外のたとえば表示領域2の周縁部に形成される。たとえば図3に示した行選択回路5は、駆動トランジスタや選択トランジスタ等と同時に形成され、表示領域2の周縁部に形成される。つまり、行選択回路5は、上述の製造工程によって同時に組み込まれることが可能である。 For example, the circuit in Figure 3 is a drive circuit that drives a light-emitting element 150 using a selection transistor 24, a drive transistor 26, and a capacitor 28. Such a drive circuit is formed within the subpixels 20, 20a. Parts of the circuits other than the drive circuit are formed outside the subpixels 20, 20a, for example, on the periphery of the display area 2. For example, the row selection circuit 5 shown in Figure 3 is formed simultaneously with the drive transistors, selection transistors, etc., and is formed on the periphery of the display area 2. In other words, the row selection circuit 5 can be incorporated simultaneously using the manufacturing process described above.
信号電圧出力回路7は、微細加工による高集積化が可能な製造プロセスによって製造される半導体デバイスに組み込まれることが望ましい。信号電圧出力回路7は、CPUや他の回路要素とともに別の基板に実装され、たとえば後述するカラーフィルタの組み込みの前に、あるいは、カラーフィルタの組み込みの後に、たとえば表示領域の周縁部に設けられたコネクタ等を介してサブピクセル20,20aと相互に接続される。The signal voltage output circuit 7 is preferably incorporated into a semiconductor device manufactured using a manufacturing process that enables high integration through microfabrication. The signal voltage output circuit 7 is mounted on a separate substrate along with a CPU and other circuit elements, and is interconnected with the subpixels 20, 20a via connectors or the like provided on the periphery of the display area, for example, before or after the incorporation of the color filters described below.
本実施形態の画像表示装置1では、各発光素子150は、発光面153Sから上方に光を放射することによって、表示領域2に画像を形成することができる。しかし、発光面153Sよりも下方に光が散乱されると、基板102が透光性を有するために、実質的に発光効率が低下する。そこで、たとえば、基板102の第1面102aの反対側の面に、光反射膜や光反射板等を設けることによって、基板102方向への光の散乱を発光面153Sの方向に反射させることができる。このような光反射膜等は、基板102に設けてもよいし、画像表示装置1を固定するケースやフレーム等の内部に設けるようにしてもよい。In the image display device 1 of this embodiment, each light-emitting element 150 can form an image in the display area 2 by emitting light upward from the light-emitting surface 153S. However, if light is scattered below the light-emitting surface 153S, the light-emitting efficiency is substantially reduced because the substrate 102 is translucent. Therefore, for example, by providing a light-reflecting film or light-reflecting plate on the surface opposite the first surface 102a of the substrate 102, the light scattered toward the substrate 102 can be reflected toward the light-emitting surface 153S. Such a light-reflecting film or light-reflecting plate may be provided on the substrate 102, or may be provided inside a case, frame, or the like that secures the image display device 1.
図9は、本実施形態の画像表示装置の製造方法を例示する模式的な断面図である。
図9では、矢印の上の図は、カラーフィルタ180を含む構成を示しており、矢印の下の図は、上述した工程で形成された発光素子150等を含む構造物を示している。図9は、矢印によって、発光素子150等を含む構造物にカラーフィルタを接着する工程を示している。
図9では、煩雑さを避けるために、図示された基板102上の構成要素以外の構成要素は、表示を省略している。省略している構成要素は、図1に示したTFTチャネル104や配線層110等を含む回路101、およびビア161kである。また、図9には、カラーフィルタ180等の色変換部材の一部が表示されている。図9~図10Dに関連する説明では、基板102、発光素子150、第1層間絶縁膜156、TFT下層膜106、絶縁層105、第2層間絶縁膜108、表面樹脂層170および表示が省略されている構成要素を含む構造物を構造体1192と呼ぶ。
9A to 9C are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the image display device of this embodiment.
9, the diagram above the arrow shows a configuration including the color filter 180, and the diagram below the arrow shows a structure including the light-emitting element 150 and the like formed in the above-described process. In Fig. 9, the arrows indicate the process of bonding the color filter to the structure including the light-emitting element 150 and the like.
In Fig. 9, to avoid complexity, components other than those on the illustrated substrate 102 are omitted. The omitted components are the circuit 101 including the TFT channel 104, wiring layer 110, etc., shown in Fig. 1, and via 161k. Fig. 9 also shows some color conversion members such as color filter 180. In the explanations related to Figs. 9 to 10D, a structure including the substrate 102, light-emitting element 150, first interlayer insulating film 156, TFT lower layer film 106, insulating layer 105, second interlayer insulating film 108, surface resin layer 170, and the components whose illustrations are omitted will be referred to as structure 1192.
図9に示すように、カラーフィルタ(波長変換部材)180は、一方の面で構造体1192に接着される。カラーフィルタ180の他方の面は、ガラス基板186に接着されている。カラーフィルタ180の一方の面には、透明薄膜接着層188が設けられており、透明薄膜接着層188を介して、構造体1192の表面樹脂層170の露出面に接着される。 As shown in FIG. 9 , one surface of the color filter (wavelength conversion member) 180 is adhered to the structure 1192. The other surface of the color filter 180 is adhered to a glass substrate 186. A transparent thin-film adhesive layer 188 is provided on one surface of the color filter 180, and the color filter 180 is adhered to the exposed surface of the surface resin layer 170 of the structure 1192 via the transparent thin-film adhesive layer 188.
カラーフィルタ180は、この例では、赤色、緑色、青色の順にX軸の正方向に色変換部が配列されている。赤色については、1層目に赤色の色変換層183Rが設けられており、緑色については1層目に緑色の色変換層183Gが設けられており、いずれも2層目にはフィルタ層184がそれぞれ設けられている。青色については、単層の色変換層183Bが設けられていてもよいし、フィルタ層184が設けられていてもよい。各色変換部の間には、遮光部181が設けられているが、色変換部の色ごとにフィルタ層184の周波数特性を変更することができることはいうまでもない。In this example, the color filter 180 has color conversion sections arranged in the positive direction of the X axis in the order of red, green, and blue. For red, a red color conversion layer 183R is provided as the first layer, and for green, a green color conversion layer 183G is provided as the first layer, with a filter layer 184 provided as the second layer in each case. For blue, a single color conversion layer 183B may be provided, or a filter layer 184 may be provided. A light-shielding section 181 is provided between each color conversion section, but it goes without saying that the frequency characteristics of the filter layer 184 can be changed for each color of the color conversion section.
各色の色変換層183R,183G,183Bの位置を発光素子150の位置に合わせて、カラーフィルタ180は、構造体1192に貼り付けられる。 The color filter 180 is attached to the structure 1192 by aligning the positions of the color conversion layers 183R, 183G, and 183B of each color with the position of the light-emitting element 150.
図10A~図10Dは、本実施形態の画像表示装置の製造方法の変形例を示す模式的な断面図である。
図10A~図10Dには、カラーフィルタをインクジェット方式で形成する方法が示されている。
10A to 10D are schematic cross-sectional views showing a modified example of the method for manufacturing the image display device of this embodiment.
10A to 10D show a method for forming a color filter by an inkjet method.
図10Aに示すように、基板102に発光素子150等の構成要素が形成された構造体1192が準備される。 As shown in Figure 10A, a structure 1192 is prepared in which components such as a light-emitting element 150 are formed on a substrate 102.
図10Bに示すように、構造体1192上に遮光部181が形成される。遮光部181は、たとえばスクリーン印刷やフォトリソグラフィ技術等を用いて形成される。 As shown in Figure 10B, a light-shielding portion 181 is formed on the structure 1192. The light-shielding portion 181 is formed using, for example, screen printing or photolithography techniques.
図10Cに示すように、発光色に応じた蛍光体は、インクジェットノズルから噴出され、色変換層183を形成する。蛍光体は、遮光部181が形成されていない領域を着色する。蛍光体は、たとえば一般的な蛍光体材料やペロブスカイト蛍光体材料、量子ドット蛍光体材料を用いた蛍光塗料が用いられる。ペロブスカイト蛍光体材料や量子ドット蛍光体材料を用いた場合には、各発光色を実現できるとともに、単色性が高く、色再現性を高くできるので好ましい。インクジェットノズルによる描画の後、適切な温度および時間で乾燥処理を行う。着色時の塗膜の厚さは、遮光部181の厚さよりも薄く設定されている。 As shown in Figure 10C, a phosphor corresponding to the emitted color is ejected from an inkjet nozzle to form a color conversion layer 183. The phosphor colors the areas where the light-shielding portion 181 is not formed. The phosphor is, for example, a fluorescent paint made from a general phosphor material, a perovskite phosphor material, or a quantum dot phosphor material. When using a perovskite phosphor material or a quantum dot phosphor material, it is preferable because it can realize each emitted color, has high monochromaticity, and high color reproducibility. After drawing with the inkjet nozzle, a drying process is performed at an appropriate temperature and time. The thickness of the coating film when colored is set to be thinner than the thickness of the light-shielding portion 181.
すでに説明したように、青色発光のサブピクセルについては、色変換部を形成しない場合には、色変換層183は形成されない。また、青色発光のサブピクセルについて、青色の色変換層を形成する際に、色変換部は1層でよい場合には、好ましくは、青色の蛍光体の塗膜の厚さは、遮光部181の厚さと同じ程度とされる。As already explained, for blue-emitting subpixels, if no color conversion section is formed, the color conversion layer 183 is not formed. Furthermore, when forming a blue color conversion layer for blue-emitting subpixels, if only one layer of color conversion section is required, the thickness of the blue phosphor coating is preferably approximately the same as the thickness of the light-shielding section 181.
図10Dに示すように、フィルタ層184のための塗料は、インクジェットノズルから噴出される。塗料は、蛍光体の塗膜に重ねて塗布される。蛍光体および塗料の塗膜の合計の厚さは、遮光部181の厚さと同じ程度とされる。 As shown in Figure 10D, the paint for the filter layer 184 is sprayed from an inkjet nozzle. The paint is applied over the phosphor coating. The total thickness of the phosphor and paint coatings is approximately the same as the thickness of the light-shielding portion 181.
フィルムタイプのカラーフィルタであっても、インクジェット式のカラーフィルタであっても、色変換効率を向上させるためには、色変換層183は可能な限り厚いことが望ましい。その一方で、色変換層183が厚すぎると、色変換された光の出射光はランバーシアンに近似されるのに対して、色変換されない青色光は、遮光部181によって射出角が制限される。そのために、表示画像の表示色に視角依存性が生じてしまうという問題が生じてしまう。色変換されない青色光の配光に、色変換層183を設けるサブピクセルの光の配光を合わせるためには、色変換層183の厚さは、遮光部181の開口サイズの半分程度とすることが望ましい。 Whether it is a film-type color filter or an inkjet-type color filter, it is desirable for the color conversion layer 183 to be as thick as possible in order to improve color conversion efficiency. On the other hand, if the color conversion layer 183 is too thick, the emitted light of the color-converted light will approximate Lambertian, while the emission angle of the unconverted blue light will be limited by the light-shielding portion 181. This causes the problem of viewing-angle dependency in the display color of the displayed image. In order to match the light distribution of the unconverted blue light to the light distribution of the subpixels that have the color conversion layer 183, it is desirable for the thickness of the color conversion layer 183 to be approximately half the opening size of the light-shielding portion 181.
たとえば、250ppi(pitch per inch)程度の高精細な画像表示装置の場合には、サブピクセル20のピッチは、30μm程度となるので、色変換層183の厚さは、15μm程度とすることが望ましい。ここで、色変換材料が球状の蛍光体粒子からなる場合には、発光素子150からの光漏れを抑制するために、最密構造状に積層されることが好ましい。そのためには、少なくとも粒子の層は3層とされる必要がある。したがって、色変換層183を構成する蛍光体材料の粒径は、たとえば、5μm程度以下とすることが好ましく、3μm程度以下とすることがさらに好ましい。For example, in the case of a high-resolution image display device with a resolution of approximately 250 ppi (pitch per inch), the pitch of the subpixels 20 is approximately 30 μm, so the thickness of the color conversion layer 183 is preferably approximately 15 μm. Here, if the color conversion material is made of spherical phosphor particles, it is preferable that they be stacked in a close-packed structure to suppress light leakage from the light-emitting element 150. To achieve this, at least three particle layers are required. Therefore, the particle size of the phosphor material that makes up the color conversion layer 183 is preferably approximately 5 μm or less, and more preferably approximately 3 μm or less.
図11は、本実施形態に係る画像表示装置を例示する模式的な斜視図である。
図11に示すように、本実施形態の画像表示装置は、基板102上に、多数のサブピクセル20を有する発光回路部172が設けられている。発光回路部172上には、カラーフィルタ180が設けられている。後述する他の実施形態や変形例の場合についても図11に示した構成と同様の構成を有している。
FIG. 11 is a schematic perspective view illustrating the image display device according to this embodiment.
11 , the image display device of this embodiment has a light-emitting circuit section 172 having a large number of sub-pixels 20 provided on a substrate 102. A color filter 180 is provided on the light-emitting circuit section 172. Other embodiments and modified examples described later also have a configuration similar to that shown in FIG.
本実施形態の画像表示装置1の効果について説明する。
本実施形態の画像表示装置1の製造方法では、基板102に結晶成長させた半導体層1150をエッチングすることによって、発光素子150が形成される。その後、発光素子150を第1層間絶縁膜156で覆って、第1層間絶縁膜156上に、発光素子150を駆動するトランジスタ103等の回路素子を含む回路101が作り込まれる。そのため、基板102に個片化された発光素子を個々に転写するのに比べて、製造工程が著しく短縮される。
The effects of the image display device 1 of this embodiment will be described.
In the manufacturing method of the image display device 1 of this embodiment, the light emitting element 150 is formed by etching the semiconductor layer 1150 that has been crystal-grown on the substrate 102. Thereafter, the light emitting element 150 is covered with a first interlayer insulating film 156, and the circuit 101 including circuit elements such as the transistor 103 that drives the light emitting element 150 is fabricated on the first interlayer insulating film 156. Therefore, the manufacturing process is significantly shortened compared to the case where individual light emitting elements are transferred to the substrate 102.
本実施形態の画像表示装置1の製造方法では、基板102上に形成したグラフェン層1140を形成することによって、バッファ層1145および半導体層1150を結晶成長させるためのシードとすることができる。基板102の第1面102aが十分に平坦な場合には、第1面102aは、グラフェン層1140を容易に吸着して固定することができる。そのため、生産手段を簡素にするとともに、生産現場を汚染することなく、工程を構成することができ、実質的に高い生産性を実現することができる。In the manufacturing method of the image display device 1 of this embodiment, the graphene layer 1140 formed on the substrate 102 can serve as a seed for crystal growth of the buffer layer 1145 and the semiconductor layer 1150. If the first surface 102a of the substrate 102 is sufficiently flat, the first surface 102a can easily adsorb and fix the graphene layer 1140. This simplifies the production means and allows the process to be configured without contaminating the production site, thereby achieving substantially high productivity.
たとえば、4K画質の画像表示装置では、サブピクセルの数は2400万個を超え、8K画質の画像表示装置の場合には、サブピクセルの数は9900万個を超える。これだけ大量の発光素子を個々に形成し、回路基板に実装するのでは、膨大な時間を要することとなる。そのため、マイクロLEDによる画像表示装置を現実的なコストで実現することは困難である。また、大量の発光素子を個々に実装したのでは、実装時の接続不良等による歩留りが低下し、さらなるコスト上昇が避けられない。 For example, an image display device with 4K resolution has more than 24 million subpixels, and an image display device with 8K resolution has more than 99 million subpixels. Forming such a large number of light-emitting elements individually and mounting them on a circuit board would require an enormous amount of time. Therefore, it is difficult to realize an image display device using micro LEDs at a realistic cost. Furthermore, mounting a large number of light-emitting elements individually reduces yield due to poor connections during mounting, unavoidably increasing costs.
これに対して、本実施形態の画像表示装置1の製造方法では、基板102上に形成されたグラフェン層1140上に半導体層1150全体を成膜した後に発光素子150を形成するので、発光素子150の転写工程を削減することができる。そのため、本実施形態の画像表示装置1の製造方法では、従来の製造方法に対して転写工程の時間を短縮し、工程数を削減することができる。In contrast, in the manufacturing method of the image display device 1 of this embodiment, the light-emitting element 150 is formed after the entire semiconductor layer 1150 is formed on the graphene layer 1140 formed on the substrate 102, so the transfer step of the light-emitting element 150 can be eliminated. Therefore, in the manufacturing method of the image display device 1 of this embodiment, the time for the transfer step can be shortened and the number of steps can be reduced compared to conventional manufacturing methods.
均一な結晶構造を有する半導体層1150は、グラフェン層1140上に形成されたバッファ層1145上に成長するので、グラフェン層1140を適切にパターニングすることによって、セルフアライメント的に発光素子150を配置することができる。そのため、基板102上で発光素子のアライメントをとる必要がなく、発光素子150の小型化も容易であり、高精細化されたディスプレイに好適である。 The semiconductor layer 1150, which has a uniform crystal structure, is grown on the buffer layer 1145 formed on the graphene layer 1140. Therefore, by appropriately patterning the graphene layer 1140, the light-emitting element 150 can be positioned in a self-aligned manner. This eliminates the need to align the light-emitting element on the substrate 102, facilitates miniaturization of the light-emitting element 150, and is suitable for high-definition displays.
基板102上で、エッチング等により発光素子を直接形成した後に、発光素子150と、発光素子150の上層に形成された回路素子とを、ビア形成により電気的に接続するので、均一な接続構造を実現することができ、歩留りの低下を抑制することができる。 After the light-emitting element is formed directly on the substrate 102 by etching or the like, the light-emitting element 150 is electrically connected to the circuit element formed on the upper layer of the light-emitting element 150 by forming a via, thereby achieving a uniform connection structure and suppressing a decrease in yield.
本実施形態では、たとえば、上述のように形成されたガラス基板を層間絶縁膜で覆い、平坦化された面にLTPSプロセス等を用いて、TFT等を含む駆動回路や走査回路等を形成することができる。そのため、既存のフラットパネルディスプレイの製造プロセスやプラントを利用することができるとの利点がある。In this embodiment, for example, the glass substrate formed as described above can be covered with an interlayer insulating film, and then driving circuits and scanning circuits including TFTs can be formed on the planarized surface using an LTPS process or the like. This has the advantage of allowing the use of existing flat panel display manufacturing processes and plants.
本実施形態では、トランジスタ103等よりも下層に形成された発光素子150は、第1層間絶縁膜156、TFT下層膜106、絶縁層105および第2層間絶縁膜108を貫通するビアを形成することによって、上層に形成された電源線や接地線、駆動用のトランジスタ等に電気的に接続することができる。このように技術的に確立した多層配線技術を用いることによって、均一な接続構造を容易に実現することができ、歩留りを向上させることができる。したがって、発光素子等の接続不良による歩留りの低下が抑制される。 In this embodiment, the light-emitting element 150 formed below the transistor 103, etc., can be electrically connected to the power supply line, ground line, driving transistor, etc. formed above by forming vias that penetrate the first interlayer insulating film 156, the TFT lower layer film 106, the insulating layer 105, and the second interlayer insulating film 108. By using this technologically established multilayer wiring technology, a uniform connection structure can be easily achieved, improving yield. Therefore, yield reduction due to poor connections of the light-emitting element, etc. is suppressed.
(第2の実施形態)
図12は、本実施形態に係る画像表示装置の一部を例示する模式的な断面図である。
本実施形態は、光反射プレート120aを含む光反射層120が第1面102a上に設けられ、発光素子150が、絶縁層114を介して光反射プレート120a上に設けられている点で上述の他の実施形態と相違する。本実施形態は、n形半導体層251が発光面251Sを提供する点で上述の他の実施形態と相違する。本実施形態は、n形のトランジスタ203によって発光素子250を駆動する構成を有する点で、上述の他の実施形態と相違する。他の実施形態の場合と同一の構成要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。
Second Embodiment
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the image display device according to this embodiment.
This embodiment differs from the other embodiments described above in that a light-reflecting layer 120 including a light-reflecting plate 120a is provided on the first surface 102a, and a light-emitting element 150 is provided on the light-reflecting plate 120a via an insulating layer 114. This embodiment differs from the other embodiments described above in that an n-type semiconductor layer 251 provides a light-emitting surface 251S. This embodiment differs from the other embodiments described above in that the light-emitting element 250 is driven by an n-type transistor 203. The same components as those in the other embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted as appropriate.
図12に示すように、本実施形態の画像表示装置のサブピクセル220は、基板102と、光反射層120と、グラフェン層140と、発光素子250と、第1層間絶縁膜156と、トランジスタ203と、第2層間絶縁膜108と、ビア261aと、配線層110と、を含む。 As shown in FIG. 12, the subpixel 220 of the image display device of this embodiment includes a substrate 102, a light-reflecting layer 120, a graphene layer 140, a light-emitting element 250, a first interlayer insulating film 156, a transistor 203, a second interlayer insulating film 108, a via 261a, and a wiring layer 110.
光反射層120は、第1面102a上に設けられている。光反射層120は、光反射プレート120aを含んでいる。光反射プレート(第1部分)120aは、第1面102a上に設けられ、XY平面視で、方形あるいは任意の多角形、楕円形、円形等の形状を有する膜状または層状、板状の部材である。 The light-reflecting layer 120 is provided on the first surface 102a. The light-reflecting layer 120 includes a light-reflecting plate 120a. The light-reflecting plate (first part) 120a is provided on the first surface 102a and is a film-like, layer-like, or plate-like member that has a rectangular or any polygonal, elliptical, circular, or other shape in an XY plane view.
光反射層120は、複数の光反射プレート120aを含んでおり、この例では、光反射プレート120aは、発光素子250ごとに設けられている。この例では複数の光反射プレート120aは、それぞれ分離されているが、互いに接続されていてもよい。The light-reflecting layer 120 includes multiple light-reflecting plates 120a, and in this example, a light-reflecting plate 120a is provided for each light-emitting element 250. In this example, the multiple light-reflecting plates 120a are separated from each other, but they may also be connected to each other.
光反射プレート120aの外周は、XY平面視で、発光素子250を投影したときの発光素子250の外周を含むように設定されている。つまり、XY平面視で、発光素子250の外周は、光反射プレート120aの外周以内に配置されている。光反射プレート120aは、1つの発光素子250に1つ設けられていてもよいし、複数の発光素子250に1つ設けられていてもよい。複数の光反射プレート120aは、1つずつ分離されず、たとえば格子状に接続されて形成されていてもよい。光反射層120は、単一の光反射プレート120aを有するようにしてもよい。単一の光反射プレート120aは、たとえば後述の図13に示す表示領域2の全面に設けられる。 The outer periphery of the light-reflecting plate 120a is set to include the outer periphery of the light-emitting element 250 when the light-emitting element 250 is projected in the XY plane. In other words, in the XY plane, the outer periphery of the light-emitting element 250 is disposed within the outer periphery of the light-reflecting plate 120a. One light-reflecting plate 120a may be provided for one light-emitting element 250, or one light-reflecting plate 120a may be provided for multiple light-emitting elements 250. The multiple light-reflecting plates 120a may not be separated one by one, but may be connected in a lattice pattern, for example. The light-reflecting layer 120 may have a single light-reflecting plate 120a. The single light-reflecting plate 120a is provided, for example, over the entire display area 2 shown in Figure 13 described below.
光反射プレート120aは、光反射性を有する材料によって構成されている。光反射プレート120aは、たとえばAgやAgを含む合金等の金属材料で形成されている。光反射性を有する材料であれば、Ag等に限らず、適切な材料を用いることができる。 The light-reflecting plate 120a is made of a material that has light-reflecting properties. The light-reflecting plate 120a is made of a metal material such as Ag or an alloy containing Ag. Any suitable material that has light-reflecting properties can be used, not limited to Ag.
第1面102a、光反射層120および光反射プレート120a上にわたって、絶縁層114が設けられている。絶縁層114は、SiO2等の酸化膜等によって形成されている。絶縁層114は、発光素子250から光反射プレート120aを絶縁するために設けられている。また、絶縁層114は、グラフェンシート140aを形成するための平坦化面を提供する。 An insulating layer 114 is provided over the first surface 102a, the light-reflecting layer 120, and the light-reflecting plate 120a. The insulating layer 114 is formed of an oxide film such as SiO2 . The insulating layer 114 is provided to insulate the light-reflecting plate 120a from the light-emitting element 250. The insulating layer 114 also provides a planarized surface for forming the graphene sheet 140a.
グラフェンシート140aを含むグラフェン層140は、絶縁層114上に設けられている。光反射プレート120aは、第1面102aとグラフェン層140との間に設けられており、発光素子250は、グラフェンシート140aおよび絶縁層114を介して、光反射プレート120a上に設けられている。発光素子250は、光反射プレート120aの直上に設けられている。 The graphene layer 140, including the graphene sheet 140a, is provided on the insulating layer 114. The light-reflecting plate 120a is provided between the first surface 102a and the graphene layer 140, and the light-emitting element 250 is provided on the light-reflecting plate 120a via the graphene sheet 140a and the insulating layer 114. The light-emitting element 250 is provided directly above the light-reflecting plate 120a.
このように光反射プレート120aが設けられていることによって、発光素子250から下方へ散乱する光は、光反射プレート120aによって、上方へ反射される。したがって、発光素子250の発光効率は、実質的に向上される。 By providing the light-reflecting plate 120a in this manner, light scattered downward from the light-emitting element 250 is reflected upward by the light-reflecting plate 120a. Therefore, the luminous efficiency of the light-emitting element 250 is substantially improved.
発光素子250は、発光面251Sを含む。発光素子250は、第1面102a上に底面253Bを有する角柱状または円柱状の素子である。発光面251Sは、底面253Bの反対側の面である。底面253Bは、グラフェンシート140aに接する面である。 The light-emitting element 250 includes a light-emitting surface 251S. The light-emitting element 250 is a rectangular or cylindrical element having a bottom surface 253B on the first surface 102a. The light-emitting surface 251S is the surface opposite the bottom surface 253B. The bottom surface 253B is the surface that contacts the graphene sheet 140a.
発光素子250は、p形半導体層(第1半導体層)253と、発光層252と、n形半導体層(第2半導体層)251と、を含む。p形半導体層253、発光層252およびn形半導体層251は、底面253Bから発光面251Sに向かって、この順に積層されている。本実施形態では、発光面251Sは、n形半導体層251によって提供される。n形半導体層251は、p形半導体層253よりも抵抗値を低くすることが可能なため、厚さを厚くすることが可能になる。そのため、発光面251Sの粗面化は、容易になる。 Light-emitting element 250 includes a p-type semiconductor layer (first semiconductor layer) 253, a light-emitting layer 252, and an n-type semiconductor layer (second semiconductor layer) 251. P-type semiconductor layer 253, light-emitting layer 252, and n-type semiconductor layer 251 are stacked in this order from bottom surface 253B toward light-emitting surface 251S. In this embodiment, light-emitting surface 251S is provided by n-type semiconductor layer 251. Because n-type semiconductor layer 251 can have a lower resistance than p-type semiconductor layer 253, it can be made thicker. This makes it easier to roughen light-emitting surface 251S.
発光素子250は、接続部253aを含んでいる。接続部253aは、絶縁層114上をp形半導体層253から一方向に突出して設けられている。接続部253aは、上述の他の実施形態の場合と同様に、多方向に突出したり、p形半導体層253の外周にわたって突出したりしてもよい。接続部253aの高さは、p形半導体層253と同じか、p形半導体層253よりも低く、発光素子250は、階段状に形成されている。接続部253aはp形であり、p形半導体層253と電気的に接続されている。接続部253aは、ビア261aの一端に接続されて、p形半導体層253をビア261aに電気的に接続する。 The light-emitting element 250 includes a connection portion 253a. The connection portion 253a is provided on the insulating layer 114, protruding in one direction from the p-type semiconductor layer 253. As in the other embodiments described above, the connection portion 253a may protrude in multiple directions or may protrude around the outer periphery of the p-type semiconductor layer 253. The height of the connection portion 253a is the same as or lower than the p-type semiconductor layer 253, and the light-emitting element 250 is formed in a stepped shape. The connection portion 253a is p-type and electrically connected to the p-type semiconductor layer 253. The connection portion 253a is connected to one end of the via 261a, electrically connecting the p-type semiconductor layer 253 to the via 261a.
発光素子250は、上述の他の実施形態の発光素子150と同様のXY平面視の形状を有する。回路素子のレイアウト等に応じて、適切な形状が選定される。光反射プレート120aのXY平面視の形状は、上述のとおり任意の形状とすることができ、回路素子等のレイアウトに応じて、適切な形状が選定される。 The light-emitting element 250 has a shape in the XY plane similar to that of the light-emitting element 150 in the other embodiments described above. An appropriate shape is selected depending on the layout of the circuit elements, etc. The shape of the light-reflecting plate 120a in the XY plane can be any shape as described above, and an appropriate shape is selected depending on the layout of the circuit elements, etc.
発光素子250は、上述の他の実施形態の発光素子150と同様の発光ダイオードである。すなわち、発光素子250が発光する光の波長は、たとえば467nm±30nm程度の青色発光、あるいは、410nm±30nm程度の青紫発光である。発光素子250が発光する光の波長は、上述の値に限らず、適切なものとすることができる。 Light-emitting element 250 is a light-emitting diode similar to light-emitting element 150 in the other embodiments described above. That is, the wavelength of light emitted by light-emitting element 250 is, for example, blue light of approximately 467 nm ± 30 nm, or blue-violet light of approximately 410 nm ± 30 nm. The wavelength of light emitted by light-emitting element 250 is not limited to the above values and can be any appropriate value.
トランジスタ203は、TFT下層膜106上に設けられている。トランジスタ203は、nチャネルのTFTである。トランジスタ203は、TFTチャネル204と、ゲート107と、を含む。好ましくは、トランジスタ203は、上述の他の実施形態と同様に、LTPSプロセス等によって形成されている。本実施形態では、回路101は、TFTチャネル204、絶縁層105、第2層間絶縁膜108、ビア111s,111dおよび配線層110を含むものとする。 The transistor 203 is provided on the TFT lower layer film 106. The transistor 203 is an n-channel TFT. The transistor 203 includes a TFT channel 204 and a gate 107. Preferably, the transistor 203 is formed by an LTPS process or the like, as in the other embodiments described above. In this embodiment, the circuit 101 includes the TFT channel 204, the insulating layer 105, the second interlayer insulating film 108, the vias 111s and 111d, and the wiring layer 110.
TFTチャネル204は、領域204s,204i,204dを含む。領域204s,204i,204dは、TFT下層膜106上に設けられている。領域204s,204dは、イオン注入等により、リン(P)等の不純物がドープされ、n形半導体の領域を形成している。領域204sは、ビア111sとオーミック接続されている。領域204dは、ビア111dとオーミック接続されている。 The TFT channel 204 includes regions 204s, 204i, and 204d. Regions 204s, 204i, and 204d are provided on the TFT underlayer film 106. Regions 204s and 204d are doped with impurities such as phosphorus (P) by ion implantation or the like to form n-type semiconductor regions. Region 204s is in ohmic contact with via 111s. Region 204d is in ohmic contact with via 111d.
ゲート107は、絶縁層105を介して、TFTチャネル204上に設けられている。絶縁層105は、TFTチャネル204とゲート107とを絶縁する。 The gate 107 is provided on the TFT channel 204 via an insulating layer 105. The insulating layer 105 insulates the TFT channel 204 from the gate 107.
トランジスタ203では、領域204sよりも高い電圧がゲート107に印加されると、領域204iにチャネルが形成される。領域204s,204d間に流れる電流は、ゲート107の領域204sに対する電圧によって制御される。TFTチャネル204やゲート107は、上述の他の実施形態の場合のTFTチャネル104やゲート107と同様の材料、製法で形成されている。In transistor 203, when a voltage higher than that of region 204s is applied to gate 107, a channel is formed in region 204i. The current flowing between regions 204s and 204d is controlled by the voltage applied to region 204s by gate 107. The TFT channel 204 and gate 107 are formed using the same materials and manufacturing methods as the TFT channel 104 and gate 107 in the other embodiments described above.
配線層110は、配線110s,110d1,210aを含んでいる。配線110s,110d1は、図2において上述した第1の実施形態の変形例の場合と同じである。配線210aの一部は、接続部253aの上方に設けられている。配線210aの他の一部は、たとえば後述する図13に示される電源線3まで延びており、電源線3に接続される。 The wiring layer 110 includes wirings 110s, 110d1, and 210a. Wirings 110s and 110d1 are the same as those in the modified example of the first embodiment described above in Figure 2. A portion of wiring 210a is provided above connection portion 253a. Another portion of wiring 210a extends to, for example, power line 3 shown in Figure 13 described below, and is connected to power line 3.
ビア111s,111dは、第2層間絶縁膜108を貫通して設けられている。ビア111sは、配線110sと領域204sとの間に設けられている。ビア111sは、配線110sおよび領域204sを電気的に接続している。ビア111dは、配線110d1と領域204dとの間に設けられている。ビア111dは、配線110d1および領域204dを電気的に接続している。ビア111s,111dは、上述の他の実施形態の場合と同様の材料および製法で形成されている。 Vias 111s and 111d are provided through the second interlayer insulating film 108. Via 111s is provided between wiring 110s and region 204s. Via 111s electrically connects wiring 110s and region 204s. Via 111d is provided between wiring 110d1 and region 204d. Via 111d electrically connects wiring 110d1 and region 204d. Vias 111s and 111d are formed using the same materials and manufacturing methods as in the other embodiments described above.
ビア261aは、第2層間絶縁膜108、絶縁層105、TFT下層膜106および第1層間絶縁膜156を貫通して設けられている。ビア261aは、配線210aと接続部253aとの間に設けられ、配線210aおよび接続部253aを電気的に接続する。 The via 261a penetrates the second interlayer insulating film 108, the insulating layer 105, the TFT lower layer 106, and the first interlayer insulating film 156. The via 261a is provided between the wiring 210a and the connection portion 253a, and electrically connects the wiring 210a and the connection portion 253a.
配線110sは、たとえば、後述する図13に示される接地線4に電気的に接続されている。配線110d1は、透光性電極159dを介して、n形半導体層251に電気的に接続されている。 The wiring 110s is electrically connected to, for example, the ground line 4 shown in Figure 13 described below. The wiring 110d1 is electrically connected to the n-type semiconductor layer 251 via the transparent electrode 159d.
本実施形態の場合には、透光性電極159dは、粗面化されたn形半導体層251の発光面251S上にわたって設けられている。透光性電極159dは、配線110d1上にわたって設けられている。透光性電極159dは、発光面251Sと配線110dとの間にも設けられており、n形半導体層251および配線110dを電気的に接続している。
上述の他の実施形態の場合のように、図1に示した例のように、配線110dを延伸してn形半導体層251に直接接続するようにしてもよい。
In this embodiment, the translucent electrode 159d is provided over the light-emitting surface 251S of the roughened n-type semiconductor layer 251. The translucent electrode 159d is provided over the wiring 110d1. The translucent electrode 159d is also provided between the light-emitting surface 251S and the wiring 110d, and electrically connects the n-type semiconductor layer 251 and the wiring 110d.
As in the other embodiments described above, the wiring 110d may be extended and directly connected to the n-type semiconductor layer 251, as in the example shown in FIG.
図13は、本実施形態に係る画像表示装置を例示する模式的なブロック図である。
図13に示すように、本実施形態の画像表示装置201は、表示領域2、行選択回路205および信号電圧出力回路207を備える。表示領域2には、上述の他の実施形態の場合と同様に、たとえばサブピクセル220がXY平面上に格子状に配列されている。
FIG. 13 is a schematic block diagram illustrating an image display device according to this embodiment.
13, an image display device 201 of this embodiment includes a display area 2, a row selection circuit 205, and a signal voltage output circuit 207. In the display area 2, as in the other embodiments described above, for example, subpixels 220 are arranged in a lattice pattern on the XY plane.
ピクセル10は、上述の他の実施形態の場合と同様に、異なる色の光を発光する複数のサブピクセル220を含む。サブピクセル220Rは、赤色の光を発光する。サブピクセル220Gは、緑色の光を発光する。サブピクセル220Bは、青色の光を発光する。3種類のサブピクセル220R,220G,220Bが所望の輝度で発光することによって、1つのピクセル10の発光色および輝度が決定される。As in the other embodiments described above, pixel 10 includes multiple subpixels 220 that emit light of different colors. Subpixel 220R emits red light. Subpixel 220G emits green light. Subpixel 220B emits blue light. The emission color and brightness of a single pixel 10 are determined by the three types of subpixels 220R, 220G, and 220B emitting light at the desired brightness.
1つのピクセル10は、3つのサブピクセル220R,220G,220Bを含んでおり、サブピクセル220R,220G,220Bは、たとえばこの例のように、X軸上を直線状に配列されている。各ピクセル10は、同じ色のサブピクセルが同じ列に配列されていてもよいし、この例のように、列ごとに異なる色のサブピクセルが配列されていてもよい。 One pixel 10 includes three subpixels 220R, 220G, and 220B, which are arranged linearly on the X axis, as in this example. Each pixel 10 may have subpixels of the same color arranged in the same column, or, as in this example, may have subpixels of different colors arranged in different columns.
サブピクセル220は、発光素子222と、選択トランジスタ224と、駆動トランジスタ226と、キャパシタ228と、を含む。図13において、選択トランジスタ224はT1と表示され、駆動トランジスタ226はT2と表示され、キャパシタ228はCmと表示されることがある。 The subpixel 220 includes a light-emitting element 222, a selection transistor 224, a drive transistor 226, and a capacitor 228. In FIG. 13, the selection transistor 224 may be labeled T1, the drive transistor 226 may be labeled T2, and the capacitor 228 may be labeled Cm.
本実施形態では、発光素子222が電源線3側に設けられており、発光素子222に直列に接続された駆動トランジスタ226は、接地線4側に設けられている。つまり、駆動トランジスタ226は、発光素子222よりも低電位側に接続されている。駆動トランジスタ226は、nチャネルのトランジスタである。 In this embodiment, the light-emitting element 222 is provided on the power supply line 3 side, and the drive transistor 226 connected in series to the light-emitting element 222 is provided on the ground line 4 side. In other words, the drive transistor 226 is connected to a lower potential side than the light-emitting element 222. The drive transistor 226 is an n-channel transistor.
駆動トランジスタ226のゲート電極と信号線208との間には、選択トランジスタ224が接続されている。キャパシタ228は、駆動トランジスタ226のゲート電極と接地線4との間に接続されている。 A selection transistor 224 is connected between the gate electrode of the drive transistor 226 and the signal line 208. A capacitor 228 is connected between the gate electrode of the drive transistor 226 and the ground line 4.
行選択回路205および信号電圧出力回路207は、nチャネルのトランジスタである駆動トランジスタ226を駆動するために、上述の他の実施形態と異なる極性の信号電圧を、信号線208に供給する。 The row selection circuit 205 and the signal voltage output circuit 207 supply a signal voltage of a different polarity to the signal line 208 in order to drive the driving transistor 226, which is an n-channel transistor.
本実施形態では、駆動トランジスタ226の極性がnチャネルであることから、信号電圧の極性等が上述の他の実施形態の場合と相違する。すなわち、行選択回路205は、m行のサブピクセル220の配列から、順次1行を選択するように走査線206に選択信号を供給する。信号電圧出力回路207は、選択された行の各サブピクセル220に必要なアナログ電圧値を有する信号電圧を供給する。選択された行のサブピクセル220の駆動トランジスタ226は、信号電圧に応じた電流を発光素子222に流す。発光素子222は、発光素子222に流れた電流に応じた輝度で発光する。 In this embodiment, the polarity of the drive transistor 226 is n-channel, and therefore the polarity of the signal voltage, etc., differs from the other embodiments described above. That is, the row selection circuit 205 supplies a selection signal to the scanning line 206 to sequentially select one row from the array of m rows of subpixels 220. The signal voltage output circuit 207 supplies a signal voltage having the required analog voltage value to each subpixel 220 in the selected row. The drive transistor 226 of the subpixel 220 in the selected row passes a current corresponding to the signal voltage to the light-emitting element 222. The light-emitting element 222 emits light at a brightness corresponding to the current flowing through the light-emitting element 222.
本実施形態の画像表示装置の製造方法について説明する。
図14A~図17Bは、本実施形態の画像表示装置の製造方法を例示する模式的な断面図である。
A method for manufacturing the image display device of this embodiment will be described.
14A to 17B are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the image display device of this embodiment.
図14Aに示すように、光反射層120は、第1面102a上に形成される。光反射層120は、スパッタ等によって形成されてもよいし、Agペースト等を光反射プレート120aの形状に塗布後、焼成して形成してもよい。光反射層120の光反射プレート(第1部分)120aは、発光素子250を形成する位置に設けられている。 As shown in FIG. 14A, the light-reflecting layer 120 is formed on the first surface 102a. The light-reflecting layer 120 may be formed by sputtering or the like, or by applying Ag paste or the like to the shape of the light-reflecting plate 120a and then firing it. The light-reflecting plate (first portion) 120a of the light-reflecting layer 120 is provided at a position where the light-emitting element 250 will be formed.
図14Bに示すように、絶縁層114は、第1面102aおよび光反射層120上にわたって、形成される。絶縁層114は、CVD等によって形成される。絶縁層114の露出面は、グラフェン層1140を吸着し、貼付するために、好ましくは、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等によって、平坦化される。 As shown in FIG. 14B, the insulating layer 114 is formed over the first surface 102a and the light-reflecting layer 120. The insulating layer 114 is formed by CVD or the like. The exposed surface of the insulating layer 114 is preferably planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like in order to adsorb and attach the graphene layer 1140.
図14Cに示すように、絶縁層114上に、グラフェン層1140が形成される。グラフェン層1140は、この後、グラフェン層1140上に形成される発光素子250の面積に比べて十分に大きな大きさに裁断されて絶縁層114上に吸着され、貼付されることが好ましい。 As shown in Figure 14C, a graphene layer 1140 is formed on the insulating layer 114. The graphene layer 1140 is then preferably cut to a size sufficiently larger than the area of the light-emitting element 250 to be formed on the graphene layer 1140, and then adsorbed and attached to the insulating layer 114.
図15Aに示すように、グラフェン層1140上にわたって半導体層1150が形成される。半導体層1150は、グラフェン層1140からZ軸の正方向に向かってp形半導体層1153、発光層1152およびn形半導体層1151の順に形成される。本実施形態では、半導体層1150は、p形半導体層1153から形成を開始する点で、上述した他の実施形態の場合と相違するが、上述の他の実施形態の場合と同様の技術を用いて、形成されることができる。すなわち、物理気相成長化法が用いられ、好ましくは、低温スパッタ法が用いられる。その他、半導体層1150の形成には、蒸着、イオンビームデポジション、MBE等の物理気相成長化法を用いてもよい。As shown in FIG. 15A, the semiconductor layer 1150 is formed over the graphene layer 1140. The semiconductor layer 1150 is formed in the following order from the graphene layer 1140 toward the positive direction of the Z axis: the p-type semiconductor layer 1153, the light-emitting layer 1152, and the n-type semiconductor layer 1151. In this embodiment, the semiconductor layer 1150 differs from the other embodiments described above in that formation begins with the p-type semiconductor layer 1153. However, the semiconductor layer 1150 can be formed using the same techniques as the other embodiments described above. That is, physical vapor deposition is used, and preferably low-temperature sputtering is used. Alternatively, physical vapor deposition methods such as evaporation, ion beam deposition, and MBE may be used to form the semiconductor layer 1150.
なお、グラフェン層1140の存在しない箇所に成長種の材料を含む堆積物が堆積される場合があることについては、上述の他の実施形態の場合と同様である。 As with the other embodiments described above, deposits containing growth seed material may be deposited in areas where graphene layer 1140 is not present.
図15Bに示すように、発光素子250は、図15Aに示した半導体層1150をドライエッチング等することによって、所望の形状に形成される。発光素子250の形成工程では、接続部253aが形成され、その後、さらにエッチングすることによって、他の部分が形成される。図15Aに示したグラフェン層1140は、接続部253aの形成時にオーバーエッチングされる。そのため、グラフェンシート140aの外周は、発光素子250の外周にほぼ一致するように成形される。 As shown in Figure 15B, the light-emitting element 250 is formed into the desired shape by dry etching or the like of the semiconductor layer 1150 shown in Figure 15A. In the process of forming the light-emitting element 250, the connection portion 253a is formed, and then other portions are formed by further etching. The graphene layer 1140 shown in Figure 15A is over-etched when the connection portion 253a is formed. Therefore, the periphery of the graphene sheet 140a is shaped so that it roughly matches the periphery of the light-emitting element 250.
図16Aに示すように、第1層間絶縁膜156は、グラフェン層140、絶縁層114および発光素子250を覆って形成される。 As shown in FIG. 16A, a first interlayer insulating film 156 is formed covering the graphene layer 140, the insulating layer 114 and the light-emitting element 250.
図16Bに示すように、第1層間絶縁膜156上にわたって、TFT下層膜106がCVD等によって形成される。TFTチャネル204は、平坦化されたTFT下層膜106上に形成される。TFT下層膜106およびTFTチャネル204を覆う絶縁層105が形成される。TFTチャネル204上に絶縁層105を介してゲート107が形成される。絶縁層105およびゲート107を覆って第2層間絶縁膜108が形成される。 As shown in FIG. 16B, the TFT lower layer film 106 is formed over the first interlayer insulating film 156 by CVD or the like. The TFT channel 204 is formed on the planarized TFT lower layer film 106. An insulating layer 105 is formed to cover the TFT lower layer film 106 and the TFT channel 204. A gate 107 is formed on the TFT channel 204 with the insulating layer 105 interposed therebetween. A second interlayer insulating film 108 is formed to cover the insulating layer 105 and the gate 107.
図17Aに示すように、ビアホール162aは、第2層間絶縁膜108、絶縁層105、TFT下層膜106および第1層間絶縁膜156を貫通し、接続部253aの表面に達するように形成される。開口158は、第2層間絶縁膜108の一部、絶縁層105の一部、TFT下層膜106の一部および第1層間絶縁膜156の一部を除去することによって、発光面251Sに達するように形成される。開口158の形成後に、発光面251Sは粗面化処理を行ってもよい。ビアホール112dは、第2層間絶縁膜108および絶縁層105を貫通し、領域204dに達するように形成される。ビアホール112sは、第2層間絶縁膜108および絶縁層105を貫通し、領域204sに達するように形成される。ビアホールや開口の形成には、たとえばRIE等が用いられる。 As shown in FIG. 17A, via hole 162a is formed to penetrate second interlayer insulating film 108, insulating layer 105, TFT lower layer film 106, and first interlayer insulating film 156, reaching the surface of connection portion 253a. Opening 158 is formed to reach light-emitting surface 251S by removing part of second interlayer insulating film 108, part of insulating layer 105, part of TFT lower layer film 106, and part of first interlayer insulating film 156. After forming opening 158, light-emitting surface 251S may be roughened. Via hole 112d is formed to penetrate second interlayer insulating film 108 and insulating layer 105, reaching region 204d. Via hole 112s is formed to penetrate second interlayer insulating film 108 and insulating layer 105, reaching region 204s. The via holes and openings are formed, for example, by RIE or the like.
図17Bに示すように、ビア261aは、図17Aに示したビアホール162aに導電材料を充填することによって形成される。ビア111d,111sも、図17Aに示したビアホール112d,112sに導電材料を充填することによって、それぞれ形成される。その後、配線210a,110d1,110sを含む配線層110が形成される。配線210a,110d1,110sは、ビア261a,111d,111sにそれぞれ接続される。配線層110は、ビア261a,111d1,111sの形成と同時に形成されてもよい。 As shown in FIG. 17B, via 261a is formed by filling via hole 162a shown in FIG. 17A with a conductive material. Vias 111d and 111s are also formed by filling via holes 112d and 112s shown in FIG. 17A with a conductive material, respectively. Thereafter, wiring layer 110 including wirings 210a, 110d1, and 110s is formed. Wirings 210a, 110d1, and 110s are connected to vias 261a, 111d, and 111s, respectively. Wiring layer 110 may be formed simultaneously with the formation of vias 261a, 111d1, and 111s.
透光性電極159d,159sを含む透光性の導電膜は、第2層間絶縁膜108、発光面251Sおよび配線層110を覆って形成される。透光性電極159dは、配線110d1上および発光面251S上にわたって形成され、配線110d1および発光面251Sを電気的に接続するように、配線110d1および発光面251Sの間にも形成される。透光性電極159sは、配線110s上にわたって形成される。本実施形態では図示されていないが、配線210a上にも透光性電極を形成してもよい。 A translucent conductive film including translucent electrodes 159d and 159s is formed to cover the second interlayer insulating film 108, the light-emitting surface 251S, and the wiring layer 110. The translucent electrode 159d is formed over the wiring 110d1 and the light-emitting surface 251S, and is also formed between the wiring 110d1 and the light-emitting surface 251S so as to electrically connect the wiring 110d1 and the light-emitting surface 251S. The translucent electrode 159s is formed over the wiring 110s. Although not shown in this embodiment, a translucent electrode may also be formed over the wiring 210a.
以降、カラーフィルタ(波長変換部材)180等を設けることによって本実施形態の画像表示装置201のサブピクセル220が形成される。 Then, the subpixels 220 of the image display device 201 of this embodiment are formed by providing a color filter (wavelength conversion member) 180, etc.
本実施形態の画像表示装置の効果について説明する。
本実施形態の画像表示装置では、上述の他の実施形態の場合と同様に、発光素子250を形成するための転写工程の時間を短縮し、工程数を削減することができるとの効果のほか、n形半導体層251を発光面251Sとすることによって、発光面251Sを十分に粗面化することが可能になる。そのため、発光効率が向上し、接触抵抗による損失の増大を抑制することができる。
The effects of the image display device of this embodiment will be described.
In the image display device of this embodiment, similarly to the other embodiments described above, the time required for the transfer process for forming the light emitting element 250 can be shortened, and the number of processes can be reduced. In addition, by using the n-type semiconductor layer 251 as the light emitting surface 251S, the light emitting surface 251S can be sufficiently roughened. Therefore, the light emitting efficiency can be improved, and an increase in loss due to contact resistance can be suppressed.
(第3の実施形態)
図18は、本実施形態に係る画像表示装置の一部を例示する模式的な断面図である。
本実施形態では、n形半導体層251を発光面251Sとする発光素子250を、p形のトランジスタ103で駆動する点で上述の他の実施形態の場合と相違する。上述の他の実施形態の場合と同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
(Third embodiment)
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the image display device according to this embodiment.
This embodiment differs from the other embodiments described above in that a light emitting element 250 having an n-type semiconductor layer 251 as a light emitting surface 251S is driven by a p-type transistor 103. The same components as those in the other embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
図18に示すように、本実施形態の画像表示装置のサブピクセル320は、基板102と、光反射層120と、グラフェン層140と、発光素子250と、第1層間絶縁膜156と、トランジスタ103と、第2層間絶縁膜108と、ビア361aと、配線層110と、を含む。トランジスタ103は、pチャネルのTFTである。発光素子250は、n形半導体層251による発光面251Sを提供する。 As shown in FIG. 18, the subpixel 320 of the image display device of this embodiment includes a substrate 102, a light-reflecting layer 120, a graphene layer 140, a light-emitting element 250, a first interlayer insulating film 156, a transistor 103, a second interlayer insulating film 108, a via 361a, and a wiring layer 110. The transistor 103 is a p-channel TFT. The light-emitting element 250 provides a light-emitting surface 251S formed by an n-type semiconductor layer 251.
発光素子250は、グラフェンシート140aおよび絶縁層114を介して、光反射プレート120a上に設けられている。光反射プレート120aは、上述の他の実施形態の場合と同様の構成で設けられている。光反射プレート120aは、発光素子250の直下に設けられている。光反射プレート120aの外周は、XY平面視で、発光素子250を投影したときに発光素子250の外周を含むように設定されている。光反射プレート120aは、発光素子250の下方への散乱光を発光面251S側に反射して、発光効率を実質的に向上させる。 The light-emitting element 250 is provided on the light-reflecting plate 120a via the graphene sheet 140a and the insulating layer 114. The light-reflecting plate 120a is provided in the same configuration as in the other embodiments described above. The light-reflecting plate 120a is provided directly below the light-emitting element 250. The outer periphery of the light-reflecting plate 120a is set to include the outer periphery of the light-emitting element 250 when projected in the XY plane. The light-reflecting plate 120a reflects scattered light downward from the light-emitting element 250 toward the light-emitting surface 251S, thereby substantially improving the light-emitting efficiency.
発光素子250は、第1面102a上に底面253Bを有する角柱状または円柱状の素子である。発光面251Sは、底面253Bの反対側の面である。底面253Bは、グラフェンシート140aに接する面である。 The light-emitting element 250 is a prismatic or cylindrical element having a bottom surface 253B on the first surface 102a. The light-emitting surface 251S is the surface opposite the bottom surface 253B. The bottom surface 253B is the surface in contact with the graphene sheet 140a.
発光素子250は、p形半導体層(第1半導体層)253、発光層252およびn形半導体層(第2半導体層)251を含む。p形半導体層253、発光層252およびn形半導体層251は、底面253Bから発光面251Sに向かって、この順に積層されている。p形半導体層253は、接続部253aを含む。接続部253aは、絶縁層114上を一方向にp形半導体層253から突出するように設けられている。接続部253aは、ビア361aの一端に接続されており、p形半導体層253をビア361aに電気的に接続する。 The light-emitting element 250 includes a p-type semiconductor layer (first semiconductor layer) 253, a light-emitting layer 252, and an n-type semiconductor layer (second semiconductor layer) 251. The p-type semiconductor layer 253, the light-emitting layer 252, and the n-type semiconductor layer 251 are stacked in this order from the bottom surface 253B toward the light-emitting surface 251S. The p-type semiconductor layer 253 includes a connection portion 253a. The connection portion 253a is provided so as to protrude from the p-type semiconductor layer 253 in one direction above the insulating layer 114. The connection portion 253a is connected to one end of the via 361a, and electrically connects the p-type semiconductor layer 253 to the via 361a.
トランジスタ103の構成は、第1の実施形態の場合と同じである。トランジスタ103の詳細な構成については、説明を省略する。 The configuration of transistor 103 is the same as in the first embodiment. Detailed description of the configuration of transistor 103 will be omitted.
配線層110は、第2層間絶縁膜108上に形成されている。配線層110は、配線310k,310a,110d1,110sを含む。配線310aおよび配線310kは、発光素子250の上方で、発光素子250に近接して設けられている。配線310aは、接続部253aの上方に設けられている。配線310kは、配線310aと交差しない位置に設けられている。 The wiring layer 110 is formed on the second interlayer insulating film 108. The wiring layer 110 includes wirings 310k, 310a, 110d1, and 110s. Wirings 310a and 310k are provided above and in close proximity to the light-emitting element 250. Wiring 310a is provided above the connection portion 253a. Wiring 310k is provided in a position that does not intersect with wiring 310a.
ビア361aは、第2層間絶縁膜108、絶縁層105、TFT下層膜106および第1層間絶縁膜156を貫通して設けられている。ビア361aは、配線(第3配線)310aと接続部253aとの間に設けられている。ビア361aは、配線310aおよび接続部253aを電気的に接続する。 The via 361a penetrates the second interlayer insulating film 108, the insulating layer 105, the TFT lower layer 106, and the first interlayer insulating film 156. The via 361a is provided between the wiring (third wiring) 310a and the connection portion 253a. The via 361a electrically connects the wiring 310a and the connection portion 253a.
ビア111d,111sは、上述の他の実施形態の場合と同様に設けられている。 Vias 111d and 111s are provided in the same manner as in the other embodiments described above.
透光性電極359kは、配線310k上にわたって設けられている。透光性電極359kは、発光面251S上にわたって設けられている。透光性電極359kは、配線310kおよび発光面251Sの間にも設けられており、配線310kおよび発光面251Sを電気的に接続している。配線310kおよび透光性電極359kは、たとえば図3に示した接地線4に接続される。したがって、n形半導体層251は、発光面251S、透光性電極359kおよび配線(第4配線)310kを介して、接地線4に電気的に接続される。 The transparent electrode 359k is provided over the wiring 310k. The transparent electrode 359k is provided over the light-emitting surface 251S. The transparent electrode 359k is also provided between the wiring 310k and the light-emitting surface 251S, electrically connecting the wiring 310k and the light-emitting surface 251S. The wiring 310k and the transparent electrode 359k are connected to, for example, the ground line 4 shown in FIG. 3. Therefore, the n-type semiconductor layer 251 is electrically connected to the ground line 4 via the light-emitting surface 251S, the transparent electrode 359k, and the wiring (fourth wiring) 310k.
配線310a上にわたって、透光性電極359dが設けられている。配線110d1上にわたって、透光性電極359dが設けられている。透光性電極359kは、配線310aおよび配線110d1の間にも設けられており、配線310aおよび配線110d1を電気的に接続している。したがって、p形半導体層253は、接続部253a、ビア361a、配線310a、透光性電極359d、配線110d1、ビア111dを介して、領域104dに電気的に接続されている。 A transparent electrode 359d is provided over the wiring 310a. A transparent electrode 359d is provided over the wiring 110d1. A transparent electrode 359k is also provided between the wiring 310a and the wiring 110d1, electrically connecting the wiring 310a and the wiring 110d1. Therefore, the p-type semiconductor layer 253 is electrically connected to the region 104d via the connection portion 253a, the via 361a, the wiring 310a, the transparent electrode 359d, the wiring 110d1, and the via 111d.
透光性電極159sは、配線110s上にわたって設けられている。配線110sおよび透光性電極159sは、たとえば図3に示された電源線3に接続されている。したがって、トランジスタ103の領域104sは、ビア111s、配線110sおよび透光性電極159sを介して、電源線3に電気的に接続されている。 The transparent electrode 159s is provided over the wiring 110s. The wiring 110s and the transparent electrode 159s are connected to the power supply line 3 shown in FIG. 3, for example. Therefore, the region 104s of the transistor 103 is electrically connected to the power supply line 3 via the via 111s, the wiring 110s, and the transparent electrode 159s.
ビア361a,111d,111sおよび配線310k,310a,110d1,110sは、上述の他の実施形態およびその変形例の場合と同様の材料および製法で形成されている。 The vias 361a, 111d, 111s and the wiring 310k, 310a, 110d1, 110s are formed using the same materials and manufacturing methods as in the other embodiments and their variations described above.
上述の他の実施形態の場合と同様に、カラーフィルタ180等がさらに設けられている。 As in the other embodiments described above, a color filter 180 and the like are further provided.
本実施形態の画像表示装置の製造方法について説明する。
図19A~図20Bは、本実施形態の画像表示装置の製造方法を例示する模式的な断面図である。
光反射層120および絶縁層114が形成された基板102に、グラフェン層1140を形成して、グラフェン層1140上に半導体層1150を形成するまでは、第2の実施形態の場合と同一の工程とすることができる。以下では、図15A以降の工程に、図19A~図20Bの工程が実行されるものとして説明する。
A method for manufacturing the image display device of this embodiment will be described.
19A to 20B are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the image display device of this embodiment.
The steps can be the same as those in the second embodiment up to the step of forming the graphene layer 1140 on the substrate 102 on which the light reflecting layer 120 and the insulating layer 114 have been formed, and then forming the semiconductor layer 1150 on the graphene layer 1140. In the following description, it is assumed that the steps in Figures 19A to 20B are performed in addition to the steps in Figure 15A and subsequent steps.
図19Aに示すように、図15Aに示した半導体層1150を所望の形状に加工して、発光素子250を形成する。発光素子250は、接続部253aを形成した後に、他の部分が形成される。図15Aに示したグラフェン層1140は、接続部253aの形成時にオーバーエッチングされ、グラフェンシート140aは、発光素子250の外周にほぼ一致する外周を有するように成形される。この例では、接続部253aおよびグラフェンシート140aは、発光面251Sから見て、絶縁層114上を一方向に突出するように形成される。 As shown in Figure 19A, the semiconductor layer 1150 shown in Figure 15A is processed into the desired shape to form the light-emitting element 250. After the connection portion 253a is formed, other portions of the light-emitting element 250 are formed. The graphene layer 1140 shown in Figure 15A is over-etched when forming the connection portion 253a, and the graphene sheet 140a is shaped to have an outer periphery that approximately matches the outer periphery of the light-emitting element 250. In this example, the connection portion 253a and the graphene sheet 140a are formed so as to protrude in one direction above the insulating layer 114 when viewed from the light-emitting surface 251S.
図19Bに示すように、絶縁層114、グラフェンシート140aおよび発光素子250を覆う第1層間絶縁膜156が形成される。第1の実施形態の場合と同様にして、TFT下層膜106が形成され、TFTチャネル104が形成され、絶縁層105が形成され、ゲート107が形成される。絶縁層105およびゲート107を覆う第2層間絶縁膜108が形成される。 As shown in Figure 19B, a first interlayer insulating film 156 is formed to cover the insulating layer 114, the graphene sheet 140a, and the light-emitting element 250. As in the first embodiment, a TFT lower layer film 106 is formed, a TFT channel 104 is formed, an insulating layer 105 is formed, and a gate 107 is formed. A second interlayer insulating film 108 is formed to cover the insulating layer 105 and the gate 107.
図20Aに示すように、ビアホール362aは、第2層間絶縁膜108、絶縁層105、TFT下層膜106および第1層間絶縁膜156を貫通し、接続部253aに達するように形成される。開口158およびビアホール112d,112sは、上述の他の実施形態の場合と同様に形成される。 As shown in Figure 20A, the via hole 362a is formed so as to penetrate the second interlayer insulating film 108, the insulating layer 105, the TFT lower film 106, and the first interlayer insulating film 156 and reach the connection portion 253a. The opening 158 and the via holes 112d and 112s are formed in the same manner as in the other embodiments described above.
図20Bに示すように、図20Aに示したビアホール362a,112d,112sは、導電材料で充填され、ビア361a,111d,111sが形成される。配線310k,310a,110d1,110sを含む配線層110は、第2層間絶縁膜108上に形成される。配線310a,110d1,110sは、ビア361a,111d,111sにそれぞれ接続される。配線層110上に透光性の導電膜が形成され、透光性電極359k,359d,159sが形成される。透光性電極359kは、配線310kおよび発光面251S上にわたって形成され、配線310kおよび発光面251Sの間にも形成される。透光性電極359dは、配線310aおよび配線110d1上にわたって形成され、配線310aおよび配線110d1の間にも形成される。透光性電極159sは、配線110s上にわたって形成される。 As shown in FIG. 20B, the via holes 362a, 112d, and 112s shown in FIG. 20A are filled with a conductive material to form vias 361a, 111d, and 111s. The wiring layer 110 including wirings 310k, 310a, 110d1, and 110s is formed on the second interlayer insulating film 108. The wirings 310a, 110d1, and 110s are connected to the vias 361a, 111d, and 111s, respectively. A translucent conductive film is formed on the wiring layer 110, and translucent electrodes 359k, 359d, and 159s are formed. The translucent electrode 359k is formed over the wiring 310k and the light-emitting surface 251S, and is also formed between the wiring 310k and the light-emitting surface 251S. The translucent electrode 359d is formed over the wiring 310a and the wiring 110d1, and is also formed between the wiring 310a and the wiring 110d1. The translucent electrode 159s is formed over the wiring 110s.
本実施形態の画像表示装置によれば、n形半導体層251を発光面251Sとしつつ、pチャネルのトランジスタ103で発光素子250を駆動する回路構成とすることが可能になる。そのため、回路構成上の自由度や、回路レイアウト上の自由度が向上し、画像表示装置の設計期間を短縮することができる。 The image display device of this embodiment allows for a circuit configuration in which the n-type semiconductor layer 251 serves as the light-emitting surface 251S, while the p-channel transistor 103 drives the light-emitting element 250. This improves the degree of freedom in circuit configuration and circuit layout, shortening the design period for the image display device.
(第4の実施形態)
図21は、本実施形態に係る画像表示装置の一部を例示する模式的な断面図である。
本実施形態の画像表示装置は、ガラス基板に代えて可撓性のある基板402を備える。発光素子およびトランジスタ等の回路素子は、基板402の第1面402a上に形成されている。他の点では、上述した他の実施形態の場合と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the image display device according to this embodiment.
The image display device of this embodiment includes a flexible substrate 402 instead of a glass substrate. Light-emitting elements and circuit elements such as transistors are formed on a first surface 402a of the substrate 402. In other respects, the image display device is similar to the other embodiments described above, and the same components are designated by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted as appropriate.
図21に示すように、本実施形態の画像表示装置は、サブピクセル420を備える。サブピクセル420は、基板402を含む。基板402は、第1面402aを含む。基板402がポリイミド樹脂等の樹脂製の場合には、第1面402a上には、SiO2等のシリコン化合物を含む層113が形成されている。シリコン化合物を含む層113は、基板402とグラフェン層140との間に設けられている。光反射層120および光反射プレート120aは、シリコン化合物を含む層113上に形成される。シリコン化合物を含む層113は、樹脂で形成された基板402と金属材料で形成される光反射層120との密着性を向上させるために設けられている。 As shown in FIG. 21 , the image display device of this embodiment includes a subpixel 420. The subpixel 420 includes a substrate 402. The substrate 402 includes a first surface 402a. When the substrate 402 is made of a resin such as a polyimide resin, a layer 113 containing a silicon compound such as SiO2 is formed on the first surface 402a. The layer 113 containing a silicon compound is provided between the substrate 402 and the graphene layer 140. The light-reflecting layer 120 and the light-reflecting plate 120a are formed on the layer 113 containing a silicon compound. The layer 113 containing a silicon compound is provided to improve adhesion between the substrate 402 made of a resin and the light-reflecting layer 120 made of a metal material.
シリコン化合物を含む層113上および光反射層120上にわたって、絶縁層114が形成されている。絶縁層114は、CMP等によって平坦化されている。An insulating layer 114 is formed on the silicon compound-containing layer 113 and the light-reflecting layer 120. The insulating layer 114 is planarized by CMP or the like.
発光素子250は、グラフェンシート140aおよび絶縁層114を介して、光反射プレート120a上に設けられている。この例では、絶縁層114よりも上部の構造および構成要素は、上述した第2の実施形態の場合と同じであり、詳細な説明を省略する。The light-emitting element 250 is mounted on the light-reflecting plate 120a via the graphene sheet 140a and the insulating layer 114. In this example, the structure and components above the insulating layer 114 are the same as those in the second embodiment described above, and detailed description will be omitted.
基板402は、可撓性を有する。基板402は、たとえば、ポリイミド樹脂等により形成されている。第1層間絶縁膜156や第2層間絶縁膜108、配線層110等は、基板402の可撓性に応じて、ある程度のフレキシビリティを有する材料で形成されることが好ましい。なお、折り曲げ時に最も破壊されるリスクが高いのは、最も長い配線長を有する配線層110である。画像表示装置を折り曲げた際に湾曲する内側の面は、圧縮応力を受けて縮小し、外側の面は、伸長応力を受けて伸長する。双方の応力が相殺する中立面が画像表示装置の内部に存在し、中立面では、湾曲による応力による伸び縮みが生じない。そのため、配線層110を中立面に配置することによって、配線層110の破壊リスクを回避することができる。必要に応じて、画像表示装置の表面や裏面に複数の保護フィルムを設けて、湾曲による応力を低減するようにしてもよい。また、これらの保護フィルムの膜厚や膜質、材質等を調整することによって、中立面が配線層110の位置に重なるようにすることが望ましい。The substrate 402 is flexible. The substrate 402 is formed, for example, from a polyimide resin. The first interlayer insulating film 156, the second interlayer insulating film 108, the wiring layer 110, and the like are preferably formed from materials with a certain degree of flexibility, depending on the flexibility of the substrate 402. Note that the wiring layer 110, which has the longest wiring length, is at the highest risk of breakage when bent. When the image display device is bent, the inner surface contracts due to compressive stress, while the outer surface expands due to tensile stress. A neutral plane exists within the image display device where these stresses cancel each other out, and no expansion or contraction due to bending stress occurs at the neutral plane. Therefore, by placing the wiring layer 110 on the neutral plane, the risk of breakage of the wiring layer 110 can be avoided. If necessary, multiple protective films may be provided on the front and back surfaces of the image display device to reduce bending stress. It is also desirable to adjust the film thickness, film quality, material, etc. of these protective films so that the neutral plane overlaps the position of the wiring layer 110 .
この例では、絶縁層114よりも上の構造および構成要素は、第2の実施形態の場合と同じであるが、他の実施形態や変形例の場合とすることもできる。 In this example, the structure and components above the insulating layer 114 are the same as in the second embodiment, but may be the same as in other embodiments or variations.
本実施形態の画像表示装置の製造方法について説明する。
図22Aおよび図22Bは、本実施形態の画像表示装置の製造方法を例示する模式的な断面図である。
図22Aに示すように、本実施形態では、上述の他の実施形態の場合と異なる基板1002が準備される。基板(第1基板)1002は、2層の基板102,402を含む。基板102は、透光性基板であり、たとえばガラス基板である。基板(第2基板)402は、基板102の第1面102a上に設けられている。たとえば、基板402は、基板102の第1面102a上に、ポリイミド材料を塗布し、焼成することによって形成される。基板402を形成する前に、基板102上にSiNx等の無機膜を形成してもよい。この場合には、基板402は、無機膜上にポリイミド材料を塗布し、焼成することによって形成される。基板402の第1面402a上にわたって、シリコン化合物を含む層113が形成される。基板402の第1面402aは、基板102が設けられた面の反対側の面である。
A method for manufacturing the image display device of this embodiment will be described.
22A and 22B are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the image display device of this embodiment.
As shown in FIG. 22A , in this embodiment, a substrate 1002 different from that in the other embodiments described above is prepared. The substrate (first substrate) 1002 includes two substrate layers 102 and 402. The substrate 102 is a light-transmitting substrate, such as a glass substrate. The substrate (second substrate) 402 is provided on the first surface 102 a of the substrate 102. For example, the substrate 402 is formed by applying a polyimide material to the first surface 102 a of the substrate 102 and baking the applied material. Before forming the substrate 402, an inorganic film such as SiNx may be formed on the substrate 102. In this case, the substrate 402 is formed by applying a polyimide material to the inorganic film and baking the applied material. A layer 113 containing a silicon compound is formed over the first surface 402 a of the substrate 402. The first surface 402 a of the substrate 402 is the surface opposite to the surface on which the substrate 102 is provided.
このような基板1002に、たとえば図14A~図17B、図9~図10Dにおいて上述した工程を適用することによって、サブピクセル420の上部構造が形成される。 The upper structure of the subpixel 420 is formed on such a substrate 1002 by applying the processes described above, for example, in Figures 14A to 17B and Figures 9 to 10D.
図22Bに示すように、図示を省略したカラーフィルタ等を含む上部構造物が形成された構造体から、基板102が除去される。基板102の除去には、たとえばレーザリフトオフ等が用いられる。 As shown in Figure 22B, the substrate 102 is removed from the structure on which the upper structure, including a color filter (not shown), has been formed. The substrate 102 can be removed, for example, by laser lift-off.
上述の時点に限らず、基板102は、適切な時点で除去することができる。基板402が有機樹脂製で、基板102を除去した後に高温の工程がある場合には、基板402は、このような工程の熱によって、収縮等するおそれがある。そのため、基板102は、このような高温の工程よりも後の工程において、除去されることが好ましい。たとえば、基板102は、配線層110を形成する工程を終了した後に除去されるのが好ましい。適切な時点で基板102を除去することによって、製造工程中での割れや欠け等の不具合を低減することができる場合がある。 The substrate 102 can be removed at any appropriate time, not just at the time mentioned above. If the substrate 402 is made of organic resin and there is a high-temperature process to be performed after removing the substrate 102, the substrate 402 may shrink or otherwise be damaged by the heat of such a process. Therefore, it is preferable to remove the substrate 102 in a process that follows such a high-temperature process. For example, it is preferable to remove the substrate 102 after the process of forming the wiring layer 110 has been completed. Removing the substrate 102 at an appropriate time may reduce defects such as cracks and chips during the manufacturing process.
本実施形態の画像表示装置の効果について説明する。
本実施形態の画像表示装置は、上述した他の実施形態の場合と同様に、発光素子150を形成するための転写工程の時間を短縮し、工程数を削減することができるとの効果に加えて、以下の効果を有する。すなわち、基板402は、可撓性を有するので、画像表示装置として曲げ加工が可能になり、曲面への貼り付けや、ウェアラブル端末等への利用等を違和感なく実現することができる。
The effects of the image display device of this embodiment will be described.
As with the other embodiments described above, the image display device of this embodiment has the effect of shortening the time required for the transfer process for forming the light-emitting element 150 and reducing the number of processes, and also has the following effect: Since the substrate 402 is flexible, it can be bent into an image display device, and can be attached to a curved surface or used in a wearable device or the like without any discomfort.
(第5の実施形態)
図23は、本実施形態に係る画像表示装置の一部を例示する模式的な断面図である。
本実施形態では、発光層を含む単一の半導体層550に、複数の発光面551S1,551S2を形成することによって、より発光効率の高い画像表示装置を実現する。以下の説明では、上述の他の実施形態の場合と同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
Fifth Embodiment
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the image display device according to this embodiment.
In this embodiment, an image display device with higher luminous efficiency is realized by forming multiple light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 on a single semiconductor layer 550 including a light-emitting layer. In the following description, the same components as those in the other embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
図23に示すように、本実施形態の画像表示装置は、サブピクセル群520を備える。サブピクセル群520は、基板102と、光反射層120と、グラフェン層140と、半導体層550と、第1層間絶縁膜156と、複数のトランジスタ103-1,103-2と、第2層間絶縁膜108と、複数のビア561a1,561a2と、配線層110と、を含む。本実施形態およびその変形例においては、光反射層120の符号は、光反射プレート530の符号と並べて表記するものとする。グラフェン層140の符号も、グラフェンシート540の符号と並べて表記するものとする。 As shown in FIG. 23, the image display device of this embodiment includes a subpixel group 520. The subpixel group 520 includes a substrate 102, a light-reflecting layer 120, a graphene layer 140, a semiconductor layer 550, a first interlayer insulating film 156, a plurality of transistors 103-1 and 103-2, a second interlayer insulating film 108, a plurality of vias 561a1 and 561a2, and a wiring layer 110. In this embodiment and its modified examples, the reference numeral for the light-reflecting layer 120 will be written alongside the reference numeral for the light-reflecting plate 530. The reference numeral for the graphene layer 140 will also be written alongside the reference numeral for the graphene sheet 540.
半導体層550は、基板102の第1面102a側に設けられている。この例では、光反射層120が、基板102と半導体層550との間に設けられている。光反射層120は、第1面102a上に設けられている。光反射層120は、光反射プレート530を含む。絶縁層114が、第1面102a、光反射層120および光反射プレート530を覆っている。絶縁層114は、平坦化されている。 The semiconductor layer 550 is provided on the first surface 102a side of the substrate 102. In this example, the light-reflecting layer 120 is provided between the substrate 102 and the semiconductor layer 550. The light-reflecting layer 120 is provided on the first surface 102a. The light-reflecting layer 120 includes a light-reflecting plate 530. The insulating layer 114 covers the first surface 102a, the light-reflecting layer 120, and the light-reflecting plate 530. The insulating layer 114 is planarized.
本実施形態では、pチャネルのトランジスタ103-1,103-2をオンすることによって、配線層110およびビア561a1,561a2を介して半導体層550の一方から正孔を注入する。pチャネルのトランジスタ103-1,103-2をオンすることによって、配線層110を介して半導体層550の他方から電子を注入する。半導体層550は、正孔および電子を注入され、正孔および電子の結合によって発光層552が発光する。発光層552を駆動するための駆動回路は、たとえば図3に示した回路構成が適用される。上述の他の実施形態を用いて、半導体層のn形半導体層とp形半導体層を上下入れ替えて、nチャネルのトランジスタで半導体層を駆動する構成とすることもできる。その場合には、駆動回路は、図13の回路構成が適用される。 In this embodiment, by turning on p-channel transistors 103-1 and 103-2, holes are injected from one side of semiconductor layer 550 via wiring layer 110 and vias 561a1 and 561a2. By turning on p-channel transistors 103-1 and 103-2, electrons are injected from the other side of semiconductor layer 550 via wiring layer 110. Holes and electrons are injected into semiconductor layer 550, and the recombination of the holes and electrons causes light to be emitted by the light-emitting layer 552. The drive circuit for driving light-emitting layer 552 may have the circuit configuration shown in Figure 3, for example. Using the other embodiments described above, it is also possible to reverse the n-type and p-type semiconductor layers of the semiconductor layer and drive the semiconductor layer with n-channel transistors. In that case, the drive circuit may have the circuit configuration shown in Figure 13.
サブピクセル群520の構成について詳細に説明する。
グラフェン層140は、グラフェンシート540を含む。グラフェンシート540は、絶縁層114上に設けられている。グラフェンシート540は、半導体層550の外周にほぼ一致する外周を有する。半導体層550は、絶縁層114およびグラフェンシート540を介して、光反射プレート530上に設けられている。光反射プレート530(第2部分)の外周は、XY平面視で、半導体層550を光反射プレート530に投影したときに、半導体層550の外周を含むように設定されている。
The configuration of the sub-pixel group 520 will now be described in detail.
The graphene layer 140 includes a graphene sheet 540. The graphene sheet 540 is provided on the insulating layer 114. The graphene sheet 540 has an outer periphery that approximately coincides with the outer periphery of the semiconductor layer 550. The semiconductor layer 550 is provided on the light reflecting plate 530 via the insulating layer 114 and the graphene sheet 540. The outer periphery of the light reflecting plate 530 (second portion) is set so as to include the outer periphery of the semiconductor layer 550 when the semiconductor layer 550 is projected onto the light reflecting plate 530 in the XY plane view.
半導体層550は、複数の発光面551S1,551S2を含む。半導体層550は、第1面102a上に底面553Bを有する角柱状または円柱状の積層体である。発光面551S1,551S2は、半導体層550の底面553Bの反対側の面である。この例では、底面553Bは、グラフェンシート540に接する面である。発光面551S1,551S2は、好ましくは、ほぼ平行な平面内の面である。ほぼ平行な平面は、同一平面であってもよいし、異なる平面であってもよい。発光面551S1,551S2は、離間して設けられている。 The semiconductor layer 550 includes multiple light-emitting surfaces 551S1 and 551S2. The semiconductor layer 550 is a rectangular or cylindrical laminate having a bottom surface 553B on the first surface 102a. The light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 are the surfaces of the semiconductor layer 550 opposite the bottom surface 553B. In this example, the bottom surface 553B is the surface in contact with the graphene sheet 540. The light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 are preferably surfaces in substantially parallel planes. The substantially parallel planes may be the same plane or different planes. The light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 are spaced apart.
半導体層550は、p形半導体層553と、発光層552と、n形半導体層551と、を含む。p形半導体層553、発光層552およびn形半導体層551は、底面553Bから発光面551S1,551S2に向かって、この順に積層されている。 The semiconductor layer 550 includes a p-type semiconductor layer 553, a light-emitting layer 552, and an n-type semiconductor layer 551. The p-type semiconductor layer 553, the light-emitting layer 552, and the n-type semiconductor layer 551 are stacked in this order from the bottom surface 553B toward the light-emitting surfaces 551S1 and 551S2.
p形半導体層553は、接続部553a1,553a2を含む。接続部553a1は、絶縁層114上をp形半導体層553から一方向に突出するように設けられている。接続部553a2は、p形半導体層553から、絶縁層114上を接続部553a1とは異なる方向に突出するように設けられている。接続部553a1,553a2は、一方向に突出する場合に限らず、複数の方向に突出して設けられてもよい。半導体層550の外周にわたって突出する部分の一部を、接続部553a1,553a2としてもよい。接続部553a1,553a2の高さは、半導体層550の高さよりも低く、p形半導体層553の高さと同じか、この例のように、p形半導体層553の高さよりも低く設けられており、半導体層550は、階段状に形成されている。 The p-type semiconductor layer 553 includes connection portions 553a1 and 553a2. Connection portion 553a1 is provided on the insulating layer 114 to protrude in one direction from the p-type semiconductor layer 553. Connection portion 553a2 is provided on the insulating layer 114 to protrude from the p-type semiconductor layer 553 in a direction different from that of connection portion 553a1. Connection portions 553a1 and 553a2 are not limited to protruding in one direction, but may be provided to protrude in multiple directions. A portion of the protruding portion around the periphery of the semiconductor layer 550 may serve as connection portions 553a1 and 553a2. The height of connection portions 553a1 and 553a2 is lower than the height of the semiconductor layer 550 and is the same as the height of the p-type semiconductor layer 553, or, as in this example, lower than the height of the p-type semiconductor layer 553. The semiconductor layer 550 is formed in a stepped shape.
接続部553a1はp形であり、接続部553a1に一端で接続されたビア561a1を、p形半導体層553に電気的に接続する。接続部553a2はp形であり、接続部553a2に一端で接続されたビア561a2を、p形半導体層553に電気的に接続する。 Connection portion 553a1 is p-type and electrically connects via 561a1, which is connected at one end to connection portion 553a1, to p-type semiconductor layer 553. Connection portion 553a2 is p-type and electrically connects via 561a2, which is connected at one end to connection portion 553a2, to p-type semiconductor layer 553.
n形半導体層551は、上面に2つの発光面551S1,551S2を有している。2つの発光面551S1,551S2は、互いに離間して配置されている。つまり、1つのサブピクセル群520は、実質的に2つのサブピクセルを含んでいる。本実施形態では、上述の他の実施形態の場合と同様に、実質的に2つのサブピクセルを含むサブピクセル群520が格子状に配列されることによって、表示領域が形成される。 The n-type semiconductor layer 551 has two light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 on its upper surface. The two light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 are spaced apart from each other. In other words, one subpixel group 520 essentially includes two subpixels. In this embodiment, as in the other embodiments described above, a display area is formed by arranging subpixel groups 520, each including essentially two subpixels, in a grid pattern.
接続部553a1,553a2は、たとえば、発光面551S1,551S2の配置に応じて、突出する方向がそれぞれ決定される。接続部553a1は、たとえば、発光面551S1からの距離が、発光面551S2からの距離よりも十分に短くなるように設けられている。つまり、接続部553a1は、発光面551S2よりも、発光面551S1に十分に近い位置に設けられている。接続部553a2は、たとえば、発光面551S2からの距離が、発光面551S1からの距離よりも十分に短くなるように設けられている。つまり、接続部553a2は、発光面551S1よりも、発光面551S2に十分に近い位置に設けられている。 The protruding directions of connecting portions 553a1 and 553a2 are determined, for example, depending on the arrangement of light-emitting surfaces 551S1 and 551S2. Connecting portion 553a1 is provided, for example, so that its distance from light-emitting surface 551S1 is sufficiently shorter than its distance from light-emitting surface 551S2. In other words, connecting portion 553a1 is provided in a position sufficiently closer to light-emitting surface 551S1 than light-emitting surface 551S2. Connecting portion 553a2 is provided, for example, so that its distance from light-emitting surface 551S2 is sufficiently shorter than its distance from light-emitting surface 551S1. In other words, connecting portion 553a2 is provided in a position sufficiently closer to light-emitting surface 551S2 than light-emitting surface 551S1.
第1層間絶縁膜(第1絶縁膜)156は、p形半導体層553の側面、発光層552の側面およびn形半導体層551の側面を覆っている。第1層間絶縁膜156は、n形半導体層551の上面の一部を覆っている。n形半導体層551のうち、発光面551S1,551S2は、第1層間絶縁膜156で覆われていない。第1層間絶縁膜156は、上述した他の実施形態の場合と同様に、好ましくは白色樹脂である。 The first interlayer insulating film (first insulating film) 156 covers the side surfaces of the p-type semiconductor layer 553, the light-emitting layer 552, and the n-type semiconductor layer 551. The first interlayer insulating film 156 covers a portion of the upper surface of the n-type semiconductor layer 551. The light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 of the n-type semiconductor layer 551 are not covered by the first interlayer insulating film 156. The first interlayer insulating film 156 is preferably a white resin, as in the other embodiments described above.
第1層間絶縁膜156上にわたって、TFT下層膜106が形成されている。TFT下層膜106は、発光面551S1,551S2上には、設けられていない。TFT下層膜106は、平坦化されており、TFT下層膜106上にTFTチャネル104-1,104-2等が形成されている。 The TFT lower layer film 106 is formed over the first interlayer insulating film 156. The TFT lower layer film 106 is not provided over the light-emitting surfaces 551S1 and 551S2. The TFT lower layer film 106 is planarized, and TFT channels 104-1, 104-2, etc. are formed on the TFT lower layer film 106.
絶縁層105は、TFT下層膜106およびTFTチャネル104-1,104-2を覆っている。ゲート107-1は、絶縁層105を介して、TFTチャネル104-1上に設けられている。ゲート107-2は、絶縁層105を介して、TFTチャネル104-2上に設けられている。トランジスタ103-1は、TFTチャネル104-1とゲート107-1とを含む。トランジスタ103-2は、TFTチャネル104-2とゲート107-2とを含む。 An insulating layer 105 covers the TFT lower layer 106 and the TFT channels 104-1 and 104-2. The gate 107-1 is provided on the TFT channel 104-1 via the insulating layer 105. The gate 107-2 is provided on the TFT channel 104-2 via the insulating layer 105. The transistor 103-1 includes the TFT channel 104-1 and the gate 107-1. The transistor 103-2 includes the TFT channel 104-2 and the gate 107-2.
第2層間絶縁膜(第2絶縁膜)108は、絶縁層105、ゲート107-1,107-2を覆っている。 The second interlayer insulating film (second insulating film) 108 covers the insulating layer 105 and gates 107-1 and 107-2.
TFTチャネル104-1,104-2は、p形にドープされた領域を含んでおり、トランジスタ103-1,103-2は、pチャネルのTFTである。トランジスタ103-1は、発光面551S2よりも発光面551S1に近い位置に設けられている。トランジスタ103-2は、発光面551S1よりも発光面551S2に近い位置に設けられている。 TFT channels 104-1 and 104-2 include p-type doped regions, and transistors 103-1 and 103-2 are p-channel TFTs. Transistor 103-1 is located closer to light-emitting surface 551S1 than light-emitting surface 551S2. Transistor 103-2 is located closer to light-emitting surface 551S2 than light-emitting surface 551S1.
発光面551S1の上方には、開口558-1が設けられている。発光面551S2の上方には、開口558-2が設けられている。開口558-1,558-2には、第2層間絶縁膜108、絶縁層105、TFT下層膜106および第1層間絶縁膜156が設けられておらず、発光面551S1,551S2は、開口558-1,558-2を介して露出されている。 An opening 558-1 is provided above the light-emitting surface 551S1. An opening 558-2 is provided above the light-emitting surface 551S2. The second interlayer insulating film 108, insulating layer 105, TFT lower film 106, and first interlayer insulating film 156 are not provided in the openings 558-1 and 558-2, and the light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 are exposed through the openings 558-1 and 558-2.
発光面551S1,551S2上にわたって、透光性電極559kが設けられている。電子は、透光性電極559kおよび発光面551S1,551S2を介して、注入される。発光面551S1,551S2は、透光性電極559kで覆われ、開口558-1,558-2は、表面樹脂層170で満たされている。 A transparent electrode 559k is provided over the light-emitting surfaces 551S1 and 551S2. Electrons are injected through the transparent electrode 559k and the light-emitting surfaces 551S1 and 551S2. The light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 are covered with the transparent electrode 559k, and the openings 558-1 and 558-2 are filled with a surface resin layer 170.
発光面551S1,551S2は、XY平面視で、正方形や長方形、その他の多角形や円形等である。開口558-1,558-2の最上部の形状も正方形や長方形、その他の多角形や円形等とすることができる。開口558-1,558-2は、開口558-1,558-2の壁面で光が反射し損失を生じることを低減する目的から、たとえばこの例のように、上方に向かって面積が広くなるように、テーパ形状に形成されることが、好ましい。XY平面視で、発光面551S1,551S2の形状と開口558-1,558-2の最上部の形状とは、相似であってもよいし、相似でなくてもよい。 When viewed in the XY plane, the light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 are square, rectangular, other polygonal, circular, etc. The shape of the tops of the openings 558-1 and 558-2 can also be square, rectangular, other polygonal, circular, etc. In order to reduce light reflection and loss on the wall surfaces of the openings 558-1 and 558-2, it is preferable that the openings 558-1 and 558-2 be formed in a tapered shape so that the area increases toward the top, as in this example. When viewed in the XY plane, the shape of the light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 and the shape of the tops of the openings 558-1 and 558-2 may or may not be similar.
配線層110は、第2層間絶縁膜108上に設けられている。配線層110は、配線510s1,510d1,510k,510d2,510s2を含む。 The wiring layer 110 is provided on the second interlayer insulating film 108. The wiring layer 110 includes wirings 510s1, 510d1, 510k, 510d2, and 510s2.
配線510kは、発光面551S1と発光面551S2との間に設けられている。配線510k上にわたって、透光性電極559kが設けられている。配線510kおよび透光性電極559kは、たとえば図3の接地線4に接続されている。 Wiring 510k is provided between light-emitting surface 551S1 and light-emitting surface 551S2. A translucent electrode 559k is provided over wiring 510k. Wiring 510k and translucent electrode 559k are connected to, for example, ground line 4 in Figure 3.
ビア111d1,111s1,111d2,111s2は、第2層間絶縁膜108、絶縁層105を貫通して設けられている。ビア111d1は、トランジスタ103-1のp形にドープされた一方の領域と配線510d1との間に設けられている。ビア111s1は、トランジスタ103-1のp形にドープされた他方の領域と配線510s1との間に設けられている。ビア111d2は、トランジスタ103-2のp形にドープされた一方の領域と配線510d2との間に設けられている。ビア111s2は、トランジスタ103-2のp形にドープされた他方の領域と配線510s2との間に設けられている。 Vias 111d1, 111s1, 111d2, and 111s2 are provided through the second interlayer insulating film 108 and insulating layer 105. Via 111d1 is provided between one p-type doped region of transistor 103-1 and wiring 510d1. Via 111s1 is provided between the other p-type doped region of transistor 103-1 and wiring 510s1. Via 111d2 is provided between one p-type doped region of transistor 103-2 and wiring 510d2. Via 111s2 is provided between the other p-type doped region of transistor 103-2 and wiring 510s2.
配線510d1は、接続部553a1の上方に設けられている。配線510d1は、ビア111d1を介して、トランジスタ103-1のドレイン電極に対応するp形領域に接続されている。配線510s1は、ビア111s1を介して、トランジスタ103-1のソース電極に対応するp形領域に接続されている。配線510d2は、接続部553a2の上方に設けられている。配線510d2は、ビア111d2を介して、トランジスタ103-2のドレイン電極に対応する領域に接続されている。配線510s2は、ビア111s2を介して、トランジスタ103-2のソース電極に対応する領域に接続されている。 Wiring 510d1 is provided above connection portion 553a1. Wiring 510d1 is connected to the p-type region corresponding to the drain electrode of transistor 103-1 via via 111d1. Wiring 510s1 is connected to the p-type region corresponding to the source electrode of transistor 103-1 via via 111s1. Wiring 510d2 is provided above connection portion 553a2. Wiring 510d2 is connected to the region corresponding to the drain electrode of transistor 103-2 via via 111d2. Wiring 510s2 is connected to the region corresponding to the source electrode of transistor 103-2 via via 111s2.
ビア561a1は、第2層間絶縁膜108、絶縁層105、TFT下層膜106および第1層間絶縁膜156を貫通して設けられている。ビア561a1は、接続部553a1と配線510d1との間に設けられ、接続部553a1および配線110d1を電気的に接続する。 The via 561a1 penetrates the second interlayer insulating film 108, the insulating layer 105, the TFT lower layer 106, and the first interlayer insulating film 156. The via 561a1 is provided between the connection portion 553a1 and the wiring 510d1, and electrically connects the connection portion 553a1 and the wiring 110d1.
ビア561a2は、第2層間絶縁膜108、絶縁層105、TFT下層膜106および第1層間絶縁膜156を貫通して設けられている。ビア561a2は、接続部553a2と配線510d2との間に設けられ、接続部553a2および配線510d2を電気的に接続する。 The via 561a2 penetrates the second interlayer insulating film 108, the insulating layer 105, the TFT lower layer 106, and the first interlayer insulating film 156. The via 561a2 is provided between the connection portion 553a2 and the wiring 510d2, and electrically connects the connection portion 553a2 and the wiring 510d2.
トランジスタ103-1,103-2は、隣接するサブピクセルの駆動トランジスタであり、順次駆動される。2つのトランジスタ103-1,103-2のいずれか一方から供給された正孔が発光層552に注入され、配線510kから供給された電子が発光層552に注入されて、発光層552は発光する。 Transistors 103-1 and 103-2 are drive transistors for adjacent subpixels and are driven sequentially. Holes supplied from either of the two transistors 103-1 and 103-2 are injected into the light-emitting layer 552, and electrons supplied from wiring 510k are injected into the light-emitting layer 552, causing the light-emitting layer 552 to emit light.
本実施形態では、n形半導体層551およびp形半導体層553の抵抗によって、XY平面に平行な方向に流れるドリフト電流は抑制される。そのため、発光面551S1,551S2から注入された電子や、ビア561a1,561a2から注入された正孔は、いずれも半導体層550の積層方向に沿って進行する。発光面551S1,551S2よりも外側が発光源となることはほとんどないので、1つの半導体層550に設けられた複数の発光面551S1,551S2をトランジスタ103-1,103-2によってそれぞれ発光させることができる。 In this embodiment, the resistance of the n-type semiconductor layer 551 and the p-type semiconductor layer 553 suppresses drift currents that flow in a direction parallel to the XY plane. Therefore, electrons injected from the light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 and holes injected from the vias 561a1 and 561a2 both travel along the stacking direction of the semiconductor layer 550. Because light is rarely emitted from the outside of the light-emitting surfaces 551S1 and 551S2, multiple light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 provided on one semiconductor layer 550 can be made to emit light by the transistors 103-1 and 103-2, respectively.
上述のように、発光面551S1,551S2よりも外側の領域は、発光源とはならないので、光反射プレート530も発光面551S1,551S2ごとに設けるようにしてもよい。 As mentioned above, the areas outside the light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 do not serve as light sources, so a light-reflecting plate 530 may also be provided for each of the light-emitting surfaces 551S1 and 551S2.
本実施形態の画像表示装置の製造方法について説明する。
図24A~図26Bは、本実施形態の画像表示装置の製造方法を例示する模式的な断面図である。
本実施形態では、光反射層120および絶縁層114を形成するまでは、上述した他の実施形態の場合と同様とすることができる。以下では、図14Bの工程に相当する工程を実行後に、図24Aの工程が実行されるものとして説明する。なお、本実施形態では、光反射層120は、光反射プレート530を含んでおり、光反射プレート530の形状が上述の他の実施形態の場合と相違している。
図24Aに示すように、グラフェン層1140は、絶縁層114上に設けられる。グラフェン層1140は、十分な面積を有しており、グラフェン層1140の外周は、たとえば、光反射プレート530の外周を含むように設定される。
A method for manufacturing the image display device of this embodiment will be described.
24A to 26B are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the image display device of this embodiment.
In this embodiment, the steps up to the formation of the light-reflecting layer 120 and the insulating layer 114 can be the same as in the other embodiments described above. In the following description, it is assumed that the step corresponding to the step in Fig. 14B is performed before the step in Fig. 24A is performed. Note that in this embodiment, the light-reflecting layer 120 includes a light-reflecting plate 530, and the shape of the light-reflecting plate 530 differs from that in the other embodiments described above.
24A , the graphene layer 1140 is provided on the insulating layer 114. The graphene layer 1140 has a sufficient area, and the periphery of the graphene layer 1140 is set to include the periphery of the light reflecting plate 530, for example.
図24Bに示すように、半導体層1150は、グラフェン層1140上に形成される。半導体層1150は、グラフェン層1140からZ軸の正方向に向かって、p形半導体層1153、発光層1152およびn形半導体層1151の順に形成される。 As shown in Figure 24B, the semiconductor layer 1150 is formed on the graphene layer 1140. The semiconductor layer 1150 is formed in the following order from the graphene layer 1140 toward the positive direction of the Z axis: a p-type semiconductor layer 1153, a light-emitting layer 1152, and an n-type semiconductor layer 1151.
図24Cに示すように、図24Bに示した半導体層1150は、エッチング等により、所望の形状に成形され、接続部553a1,553a2を含む半導体層550が形成される。所望の形状とは、たとえば、XY平面視で、方形または長方形、あるいは、他の多角形、円形等である。この例では、接続部553a1は、X軸の負方向に形成され、接続部553a2は、X軸の正方向に形成される。図24Bに示したグラフェン層1140は、半導体層1150の成形時にオーバーエッチングされて、半導体層1150の外周にほぼ一致する外周を有するように成形される。 As shown in Figure 24C, the semiconductor layer 1150 shown in Figure 24B is shaped into a desired shape by etching or the like to form the semiconductor layer 550 including the connection portions 553a1 and 553a2. The desired shape is, for example, a square or rectangle, or another polygon, circle, etc. in an XY planar view. In this example, the connection portion 553a1 is formed in the negative direction of the X axis, and the connection portion 553a2 is formed in the positive direction of the X axis. The graphene layer 1140 shown in Figure 24B is over-etched during the shaping of the semiconductor layer 1150, and is shaped to have an outer periphery that approximately matches the outer periphery of the semiconductor layer 1150.
図25Aに示すように、第1層間絶縁膜156は、絶縁層114、グラフェン層140および半導体層550を覆って形成される。 As shown in FIG. 25A, a first interlayer insulating film 156 is formed covering the insulating layer 114, the graphene layer 140 and the semiconductor layer 550.
図25Bに示すように、第1層間絶縁膜156上に、TFT下層膜106が形成され、TFTチャネル104-1,104-2は、TFT下層膜106上に形成される。TFT下層膜106およびTFTチャネル104-1,104-2上にわたって、絶縁層105が形成される。ゲート107-1は、絶縁層105を介して、TFTチャネル104-1上に形成される。ゲート107-2は、絶縁層105を介して、TFTチャネル104-2上に形成される。第2層間絶縁膜108は、絶縁層105およびゲート107-1,107-2上にわたって形成される。TFTチャネル104-1,104-2や、絶縁層105、ゲート107-1,107-2等の形成方法や材質等は、上述した他の実施形態の場合と同様とすることができる。 As shown in FIG. 25B, the TFT lower layer film 106 is formed on the first interlayer insulating film 156, and the TFT channels 104-1 and 104-2 are formed on the TFT lower layer film 106. An insulating layer 105 is formed over the TFT lower layer film 106 and the TFT channels 104-1 and 104-2. The gate 107-1 is formed on the TFT channel 104-1 via the insulating layer 105. The gate 107-2 is formed on the TFT channel 104-2 via the insulating layer 105. The second interlayer insulating film 108 is formed over the insulating layer 105 and the gates 107-1 and 107-2. The methods and materials for forming the TFT channels 104-1 and 104-2, the insulating layer 105, and the gates 107-1 and 107-2 can be the same as those in the other embodiments described above.
図26Aに示すように、第2層間絶縁膜108、絶縁層105を貫通し、TFTチャネル104-1に達するビアホール112d1,112s1が形成される。第2層間絶縁膜108、絶縁層105を貫通し、TFTチャネル104-2に達するビアホール112d2,112s2が形成される。第2層間絶縁膜108、絶縁層105、TFT下層膜106および第1層間絶縁膜156を貫通し、接続部553a1に達するビアホール562a1が形成される。第2層間絶縁膜108、絶縁層105、TFT下層膜106および第1層間絶縁膜156を貫通し、接続部553a2に達するビアホール562a2が形成される。第2層間絶縁膜108の一部、絶縁層105の一部、TFT下層膜106の一部および第1層間絶縁膜156の一部が除去され、発光面551S1に達する開口558-1が形成される。第2層間絶縁膜108の一部、絶縁層105の一部、TFT下層膜106の一部および第1層間絶縁膜156の一部が除去され、発光面551S2に達する開口558-2が形成される。 As shown in FIG. 26A, via holes 112d1 and 112s1 are formed, penetrating the second interlayer insulating film 108 and insulating layer 105 and reaching TFT channel 104-1. Via holes 112d2 and 112s2 are formed, penetrating the second interlayer insulating film 108 and insulating layer 105 and reaching TFT channel 104-2. Via hole 562a1 is formed, penetrating the second interlayer insulating film 108, insulating layer 105, TFT lower film 106, and first interlayer insulating film 156 and reaching connection portion 553a1. Via hole 562a2 is formed, penetrating the second interlayer insulating film 108, insulating layer 105, TFT lower film 106, and first interlayer insulating film 156 and reaching connection portion 553a2. A part of the second interlayer insulating film 108, a part of the insulating layer 105, a part of the TFT lower film 106, and a part of the first interlayer insulating film 156 is removed to form an opening 558-1 that reaches the light-emitting surface 551S1. A part of the second interlayer insulating film 108, a part of the insulating layer 105, a part of the TFT lower film 106, and a part of the first interlayer insulating film 156 is removed to form an opening 558-2 that reaches the light-emitting surface 551S2.
図26Bに示すように、ビアホール112d1,112s1,112d2,112s2,562a1,562a2を導電材料で充填して、ビア111d1,111s1,111d2,111s2,561a1,561a2を形成する。配線層110を形成し、配線510d1,510s1,510d2,510s2,510kを形成する。 As shown in FIG. 26B, via holes 112d1, 112s1, 112d2, 112s2, 562a1, and 562a2 are filled with a conductive material to form vias 111d1, 111s1, 111d2, 111s2, 561a1, and 561a2. A wiring layer 110 is formed, and wirings 510d1, 510s1, 510d2, 510s2, and 510k are formed.
発光面551S1,551S2は、それぞれ粗面化される。その後、配線層110を覆うように、透光性の導電膜が設けられ、透光性電極559d1,559s1,559d2,559s2,559kが形成される。透光性電極559kは、発光面551S1,551S2を覆うように形成され、発光面551S1,551S2および配線510kを電気的に接続する。 Emitting surfaces 551S1 and 551S2 are each roughened. A translucent conductive film is then provided to cover wiring layer 110, and translucent electrodes 559d1, 559s1, 559d2, 559s2, and 559k are formed. Translucent electrode 559k is formed to cover light-emitting surfaces 551S1 and 551S2, and electrically connects light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 to wiring 510k.
その後、カラーフィルタ等の上部構造が形成される。 Then, upper structures such as color filters are formed.
このようにして、2つの発光面551S1,551S2を有する半導体層550を有するサブピクセル群520が形成される。 In this way, a subpixel group 520 is formed having a semiconductor layer 550 with two light-emitting surfaces 551S1 and 551S2.
本実施例では、1つの半導体層550に2つの発光面551S1,551S2を設けたが、発光面の数は2つに制限されることはなく、3つあるいはそれ以上の発光面を1つの半導体層550に設けることも可能である。一例として、1列あるいは2列分のサブピクセルを、単一の半導体層550で実現してもよい。これによって後述するように、発光面1つあたりの発光に寄与しない再結合電流を削減するとともに、より微細な発光素子を実現する効果を増大させることができる。In this embodiment, two light-emitting surfaces 551S1 and 551S2 are provided on one semiconductor layer 550, but the number of light-emitting surfaces is not limited to two, and three or more light-emitting surfaces can also be provided on one semiconductor layer 550. As an example, one or two columns of subpixels can be realized with a single semiconductor layer 550. As will be described later, this reduces the recombination current that does not contribute to light emission per light-emitting surface, and increases the effect of realizing finer light-emitting elements.
(変形例)
図27は、本実施形態の変形例に係る画像表示装置の一部を例示する模式的な断面図である。
本変形例では、発光層552上に2つのn形半導体層5551a1,5551a2を設けた点で上述の第5の実施形態の場合と異なっている。他の点では、第5の実施形態の場合と同じであり、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
(Modification)
FIG. 27 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of an image display device according to a modified example of this embodiment.
This modification differs from the fifth embodiment in that two n-type semiconductor layers 5551a1 and 5551a2 are provided on the light-emitting layer 552. In other respects, this modification is the same as the fifth embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted as appropriate.
図27に示すように、本変形例の画像表示装置は、サブピクセル群520aを備える。サブピクセル群520aは、半導体層550aを含む。半導体層550aは、p形半導体層553と、発光層552と、n形半導体層5551a1,5551a2と、を含む。p形半導体層553および発光層552は、グラフェン層140からこの順に積層されている。n形半導体層5551a1,5551a2は、いずれも発光層552上に積層されている。 As shown in FIG. 27, the image display device of this modified example includes a subpixel group 520a. The subpixel group 520a includes a semiconductor layer 550a. The semiconductor layer 550a includes a p-type semiconductor layer 553, a light-emitting layer 552, and n-type semiconductor layers 5551a1 and 5551a2. The p-type semiconductor layer 553 and the light-emitting layer 552 are stacked in this order from the graphene layer 140. The n-type semiconductor layers 5551a1 and 5551a2 are both stacked on the light-emitting layer 552.
n形半導体層5551a1,5551a2は、発光層552上で島状に形成されており、この例では、X軸方向に沿って離れて配置されている。n形半導体層5551a1,5551a2の間には、第1層間絶縁膜156が設けられ、n形半導体層5551a1,5551a2は、第1層間絶縁膜156によって分離されている。 The n-type semiconductor layers 5551a1 and 5551a2 are formed in island shapes on the light-emitting layer 552, and in this example, are spaced apart along the X-axis direction. A first interlayer insulating film 156 is provided between the n-type semiconductor layers 5551a1 and 5551a2, and the n-type semiconductor layers 5551a1 and 5551a2 are separated by the first interlayer insulating film 156.
n形半導体層5551a1,5551a2は、XY平面視で、ほぼ同一の形状を有しており、その形状は、ほぼ正方形または長方形状であり、他の多角形状や円形等であってもよい。 The n-type semiconductor layers 5551a1 and 5551a2 have approximately the same shape when viewed in the XY plane, and their shape is approximately square or rectangular, but may also be other polygonal shapes, circles, etc.
n形半導体層5551a1は、発光面5551S1を有する。n形半導体層5551a2は、発光面5551S2を有する。発光面5551S1は、第1層間絶縁膜156、TFT下層膜106、絶縁層105および第2層間絶縁膜108のそれぞれの一部を除去することによって形成された開口558-1を介して露出されている。露出された発光面5551S1は、n形半導体層5551a1の面である。発光面5551S2は、第1層間絶縁膜156、TFT下層膜106、絶縁層105および第2層間絶縁膜108のそれぞれの一部を除去することにより形成された開口558-2を介して露出されている。露出された発光面5551S2は、n形半導体層5551a2の面である。 The n-type semiconductor layer 5551a1 has a light-emitting surface 5551S1. The n-type semiconductor layer 5551a2 has a light-emitting surface 5551S2. The light-emitting surface 5551S1 is exposed through an opening 558-1 formed by removing portions of the first interlayer insulating film 156, the TFT lower layer 106, the insulating layer 105, and the second interlayer insulating film 108. The exposed light-emitting surface 5551S1 is the surface of the n-type semiconductor layer 5551a1. The light-emitting surface 5551S2 is exposed through an opening 558-2 formed by removing portions of the first interlayer insulating film 156, the TFT lower layer 106, the insulating layer 105, and the second interlayer insulating film 108. The exposed light-emitting surface 5551S2 is the surface of the n-type semiconductor layer 5551a2.
発光面5551S1,5551S2のXY平面視での形状は、第5の実施形態の場合の発光面の形状と同様に、ほぼ同一の形状を有し、ほぼ正方形等の形状を有する。発光面5551S1,5551S2の形状は、本実施形態のような方形に限らず、円形、楕円形あるいは六角形等の多角形であってもよい。発光面5551S1,5551S2の形状は、開口558-1,558-2の形状と相似であってもよいし、異なる形状としてもよい。 The shapes of the light-emitting surfaces 5551S1 and 5551S2 in the XY plane are substantially the same as the shapes of the light-emitting surfaces in the fifth embodiment, and are generally square or similar. The shapes of the light-emitting surfaces 5551S1 and 5551S2 are not limited to a square as in this embodiment, but may be circular, elliptical, or polygonal, such as a hexagon. The shapes of the light-emitting surfaces 5551S1 and 5551S2 may be similar to or different from the shapes of the openings 558-1 and 558-2.
透光性電極559kは、発光面5551S1,5551S2上に、それぞれ設けられている。透光性電極559kは、配線510k上にも設けられている。透光性電極559kは、配線510kと発光面5551S1との間に設けられるとともに、配線510kと発光面5551S2との間に設けられている。透光性電極559kは、配線510kおよび発光面5551S1,5551S2を電気的に接続している。 Translucent electrode 559k is provided on each of light-emitting surfaces 5551S1 and 5551S2. Translucent electrode 559k is also provided on wiring 510k. Translucent electrode 559k is provided between wiring 510k and light-emitting surface 5551S1, and between wiring 510k and light-emitting surface 5551S2. Translucent electrode 559k electrically connects wiring 510k and light-emitting surfaces 5551S1 and 5551S2.
本変形例の製造方法について説明する。
図28A~図29Bは、本変形例の画像表示装置の製造方法を例示する模式的な断面図である。
本変形例では、グラフェン層1140上に半導体層1150が形成される工程までは、上述の第5の実施形態の場合の図24Aおよび図24Bにおいて説明した工程と同様の工程が適用される。以下では、図24Bにおいて上述した工程以降に図28Aの工程が適用されるものとして説明する。
A manufacturing method of this modified example will be described.
28A to 29B are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the image display device of this modified example.
24A and 24B in the fifth embodiment are applied up to the step of forming the semiconductor layer 1150 on the graphene layer 1140. In the following description, it is assumed that the step of Fig. 28A is applied after the step described above in Fig. 24B.
図28Aに示すように、本変形例では、図24Bに示した半導体層1150をエッチングして、発光層552および接続部553a1,553a2を含むp形半導体層553を形成する。さらにエッチングして、2つのn形半導体層5551a1,5551a2を形成する。 As shown in Figure 28A, in this modification, the semiconductor layer 1150 shown in Figure 24B is etched to form a p-type semiconductor layer 553 including a light-emitting layer 552 and connecting portions 553a1 and 553a2. Further etching is performed to form two n-type semiconductor layers 5551a1 and 5551a2.
n形半導体層5551a1,5551a2を形成する場合には、さらに深くエッチングするようにしてもよい。たとえば、n形半導体層5551a1,5551a2を形成するためのエッチングは、発光層552やp形半導体層553に到達する深さを超えて行ってもよい。このように、深いエッチングによってn形半導体層を形成する場合には、図27に示した発光面5551S1,5551S2の外周よりも1μm以上外側をエッチングすることが望ましい。エッチング位置を発光面5551S1,5551S2の外周よりも外側に離すことによって、再結合電流を抑制することができる。 When forming n-type semiconductor layers 5551a1 and 5551a2, etching may be performed even deeper. For example, etching to form n-type semiconductor layers 5551a1 and 5551a2 may be performed to a depth greater than that which reaches light-emitting layer 552 and p-type semiconductor layer 553. When forming n-type semiconductor layers by deep etching, it is desirable to etch at least 1 μm outside the outer periphery of light-emitting surfaces 5551S1 and 5551S2 shown in FIG. 27. By positioning the etching position outside the outer periphery of light-emitting surfaces 5551S1 and 5551S2, recombination current can be suppressed.
図28Bに示すように、絶縁層114、グラフェン層140および半導体層550aを覆って、第1層間絶縁膜156が形成される。 As shown in FIG. 28B, a first interlayer insulating film 156 is formed covering the insulating layer 114, the graphene layer 140 and the semiconductor layer 550a.
図28Cに示すように、第1層間絶縁膜156上にTFT下層膜106が形成され、TFT下層膜106上にTFTチャネル104-1,104-2が形成される。さらに、TFTチャネル104-1,104-2上に絶縁層105が形成され、絶縁層105上にゲート107-1,107-2が形成される。第2層間絶縁膜108は、絶縁層105およびゲート107-1,107-2を覆って形成される。 As shown in Figure 28C, the TFT lower layer film 106 is formed on the first interlayer insulating film 156, and TFT channels 104-1 and 104-2 are formed on the TFT lower layer film 106. Furthermore, an insulating layer 105 is formed on the TFT channels 104-1 and 104-2, and gates 107-1 and 107-2 are formed on the insulating layer 105. A second interlayer insulating film 108 is formed to cover the insulating layer 105 and gates 107-1 and 107-2.
図29Aに示すように、ビアホール112d1,112s1,112d2,112s2,562a1,562a2は、第5の実施形態の場合と同様に形成される。開口558-1は、第2層間絶縁膜108の一部、絶縁層105の一部、TFT下層膜106の一部および第1層間絶縁膜156の一部を除去して、発光面5551S1に達するように形成される。開口558-2は、第2層間絶縁膜108の一部、絶縁層105の一部、TFT下層膜106の一部および第1層間絶縁膜156の一部を除去して、発光面5551S2に達するように形成される。 As shown in FIG. 29A, via holes 112d1, 112s1, 112d2, 112s2, 562a1, and 562a2 are formed in the same manner as in the fifth embodiment. Opening 558-1 is formed by removing part of the second interlayer insulating film 108, part of the insulating layer 105, part of the TFT lower film 106, and part of the first interlayer insulating film 156, so as to reach light-emitting surface 5551S1. Opening 558-2 is formed by removing part of the second interlayer insulating film 108, part of the insulating layer 105, part of the TFT lower film 106, and part of the first interlayer insulating film 156, so as to reach light-emitting surface 5551S2.
図29Bに示すように、第5の実施形態の場合と同様に、配線層110が形成され、透光性の導電膜が形成される。 As shown in Figure 29B, as in the fifth embodiment, a wiring layer 110 is formed and a translucent conductive film is formed.
このようにして、2つの発光面5551S1,5551S2を有するサブピクセル群520aが形成される。 In this way, a subpixel group 520a having two light-emitting surfaces 5551S1 and 5551S2 is formed.
本変形例の場合も、第5の実施形態の場合と同様に、発光面の数は2つに限定されることはなく、3つあるいはそれ以上の発光面を1つの半導体層550aに設けてもよい。 In this modified example, as in the fifth embodiment, the number of light-emitting surfaces is not limited to two, and three or more light-emitting surfaces may be provided on one semiconductor layer 550a.
本実施形態の画像表示装置の効果について説明する。
図30は、画素LED素子の特性を例示するグラフである。
図30の縦軸は、画素LED素子の発光効率[%]を表している。横軸は、画素LED素子に流す電流密度を相対値によって表している。
図30に示すように、電流密度の相対値が1.0より小さい領域では、画素LED素子の発光効率は、ほぼ一定か、単調に増加する。電流密度の相対値が1.0よりも大きい領域では、発光効率は単調に減少する。つまり、画素LED素子には、発光効率が最大になるような適切な電流密度が存在する。
The effects of the image display device of this embodiment will be described.
FIG. 30 is a graph illustrating the characteristics of a pixel LED element.
30, the vertical axis represents the luminous efficiency [%] of the pixel LED element, and the horizontal axis represents the relative value of the current density flowing through the pixel LED element.
30, in the region where the relative value of the current density is less than 1.0, the luminous efficiency of the pixel LED element is almost constant or increases monotonically. In the region where the relative value of the current density is greater than 1.0, the luminous efficiency decreases monotonically. In other words, there exists an appropriate current density for the pixel LED element that maximizes the luminous efficiency.
発光素子から十分な輝度が得られる程度に電流密度を抑制することによって、高効率な画像表示装置を実現することが期待される。しかしながら、低電流密度では、電流密度の低下とともに、発光効率が低下する傾向にあることが、図30によって示されている。 It is expected that a highly efficient image display device can be realized by suppressing the current density to a level that allows sufficient brightness to be obtained from the light-emitting element. However, Figure 30 shows that at low current densities, the luminous efficiency tends to decrease as the current density decreases.
第1の実施形態から第4の実施形態において説明したように、発光素子は、発光層を含む半導体層1150の全層をエッチング等で個別に分離することによって形成される。このとき、発光層とn形の半導体層との接合面が端部に露出する。同様に、発光層とp形半導体層との接合面が端部に露出する。As explained in the first to fourth embodiments, the light-emitting element is formed by separating all layers of the semiconductor layer 1150, including the light-emitting layer, individually by etching or the like. At this time, the junction surface between the light-emitting layer and the n-type semiconductor layer is exposed at the end. Similarly, the junction surface between the light-emitting layer and the p-type semiconductor layer is exposed at the end.
このような端部が存在する場合には、端部において電子および正孔が再結合する。一方で、このような再結合は、発光に寄与しない。端部での再結合は、発光素子に流す電流とはほとんど関係なく発生する。再結合は、端部の発光に寄与する接合面の長さに応じて発生するものと考えられる。 When such edges exist, electrons and holes recombine at the edges. However, this recombination does not contribute to light emission. Recombination at the edges occurs almost independently of the current flowing through the light-emitting element. It is believed that recombination occurs according to the length of the junction surface that contributes to light emission at the edges.
同一寸法の立方体形状の発光素子を2個発光させる場合には、四方の側面は、発光素子ごとに端部となるため、2個の発光素子は合計8つの端部を有することとなり、8つの端部において再結合が発生し得る。 When two cubic light-emitting elements of the same dimensions are made to emit light, the four side surfaces of each light-emitting element become edges, so the two light-emitting elements have a total of eight edges, and recombination can occur at all eight edges.
これに対して、本実施形態では、半導体層550,550aは四方の側面を有しており、2つの発光面で端部が4つである。ただし、開口558-1,558-2の間の領域は、電子や正孔の注入が少なく、発光にほとんど寄与しないので、発光に寄与する端部は、6個になると考えることができる。このように、本実施形態では、半導体層の端部の数が実質的に低減されることによって、発光に寄与しない再結合が低減される。発光に寄与しない再結合が低減されることによって、発光面ごとの駆動電流は引き下げられる。 In contrast, in this embodiment, the semiconductor layers 550 and 550a have four side surfaces, with two light-emitting surfaces and four ends. However, since the region between the openings 558-1 and 558-2 receives little electron or hole injection and contributes very little to light emission, the number of ends that contribute to light emission can be considered to be six. In this way, in this embodiment, the number of ends of the semiconductor layer is substantially reduced, thereby reducing recombination that does not contribute to light emission. By reducing recombination that does not contribute to light emission, the drive current for each light-emitting surface is reduced.
高精細化等のために、サブピクセル間の距離を短縮するような場合や電流密度が比較的高い場合等には、第5の実施形態のサブピクセル群520では、発光面551S1と発光面551S2との距離が短くなる。この場合に、第5の実施形態の場合のように、n形半導体層が共有されていると、駆動されている発光面に注入された電子の一部が分流して、駆動されていない発光面が微発光するおそれがある。変形例のサブピクセル群520aでは、n形半導体層は2つに分離され、n形半導体層ごとに発光面を有しているので、駆動されていない側の発光面に微発光を生じることを低減させることができる。 In cases where the distance between subpixels is shortened for higher resolution or when the current density is relatively high, the distance between light-emitting surface 551S1 and light-emitting surface 551S2 is shortened in subpixel group 520 of the fifth embodiment. In this case, if the n-type semiconductor layer is shared, as in the fifth embodiment, some of the electrons injected into the driven light-emitting surface may be diverted, causing the undriven light-emitting surface to emit weak light. In subpixel group 520a of the modified example, the n-type semiconductor layer is separated into two, and each n-type semiconductor layer has its own light-emitting surface, thereby reducing the occurrence of weak light emission in the light-emitting surface that is not driven.
本実施形態では、発光層を含む半導体層は、第1層間絶縁膜156の側から、p形半導体層、発光層およびn形半導体層の順に積層するものであり、n形半導体層の露出面を粗面化して発光効率を向上させる観点からは好ましい。他の実施形態の場合と同様に、p形半導体層とn形半導体層の積層順を代えて、n形半導体層、発光層およびp形半導体層の順に積層するようにしてもよいのは上述したとおりである。In this embodiment, the semiconductor layers including the light-emitting layer are stacked in the following order from the side of the first interlayer insulating film 156: p-type semiconductor layer, light-emitting layer, and n-type semiconductor layer. This is preferable from the perspective of roughening the exposed surface of the n-type semiconductor layer to improve light-emitting efficiency. As in the other embodiments, as mentioned above, the stacking order of the p-type and n-type semiconductor layers may be reversed, and the n-type semiconductor layer, light-emitting layer, and p-type semiconductor layer may be stacked in this order.
上述した各実施形態の画像表示装置のサブピクセルおよびサブピクセル群において、それぞれ具体例を説明した。具体例のそれぞれは、一例であり、これらの実施形態の構成や工程の手順を適宜組み合わせることにより、他の構成例とすることができる。たとえば、第1の実施形態の場合において、p形半導体層を発光面とすることに代えて、n形半導体層としたり、第2の実施形態から第4の実施形態の場合において、n形半導体層を発光面にすることに代えて、p形半導体層を発光面にしたりすることができる。 Specific examples have been described for each of the subpixels and subpixel groups of the image display devices of the above-described embodiments. Each of these specific examples is merely an example, and other configuration examples can be achieved by appropriately combining the configurations and process steps of these embodiments. For example, in the first embodiment, instead of using a p-type semiconductor layer as the light-emitting surface, an n-type semiconductor layer can be used, and in the second to fourth embodiments, instead of using an n-type semiconductor layer as the light-emitting surface, a p-type semiconductor layer can be used as the light-emitting surface.
(第6の実施形態)
上述した画像表示装置は、適切なピクセル数を有する画像表示モジュールとして、たとえばコンピュータ用ディスプレイ、テレビ、スマートフォンのような携帯用端末、あるいは、カーナビゲーション等とすることができる。
Sixth Embodiment
The image display device described above can be an image display module having an appropriate number of pixels, and can be, for example, a computer display, a television, a portable terminal such as a smartphone, or a car navigation system.
図31は、本実施形態に係る画像表示装置を例示するブロック図である。
図31には、コンピュータ用ディスプレイの構成の主要な部分が示されている。
図31に示すように、画像表示装置601は、画像表示モジュール602を備える。画像表示モジュール602は、たとえば上述した第1の実施形態の場合の構成を備えた画像表示装置である。画像表示モジュール602は、サブピクセル20を含む複数のサブピクセルが配列された表示領域2、行選択回路5および信号電圧出力回路7を含む。
FIG. 31 is a block diagram illustrating an image display device according to this embodiment.
FIG. 31 shows the main components of a computer display.
31 , an image display device 601 includes an image display module 602. The image display module 602 is an image display device having the configuration of, for example, the first embodiment described above. The image display module 602 includes a display area 2 in which a plurality of subpixels including the subpixel 20 are arranged, a row selection circuit 5, and a signal voltage output circuit 7.
画像表示装置601は、コントローラ670をさらに備えている。コントローラ670は、図示しないインタフェース回路によって分離、生成される制御信号を入力して、行選択回路5および信号電圧出力回路7に対して、各サブピクセルの駆動および駆動順序を制御する。 The image display device 601 further includes a controller 670. The controller 670 receives control signals separated and generated by an interface circuit (not shown) and controls the row selection circuit 5 and the signal voltage output circuit 7 to drive each subpixel and the driving order.
(変形例)
上述した画像表示装置は、適切なピクセル数を有する画像表示モジュールとして、たとえばコンピュータ用ディスプレイ、テレビ、スマートフォンのような携帯用端末、あるいは、カーナビゲーション等とすることができる。
(Modification)
The image display device described above can be an image display module having an appropriate number of pixels, and can be, for example, a computer display, a television, a portable terminal such as a smartphone, or a car navigation system.
図32は、本実施形態の変形例に係る画像表示装置を例示するブロック図である。
図32には、高精細薄型テレビの構成が示されている。
図32に示すように、画像表示装置701は、画像表示モジュール702を備える。画像表示モジュール702は、たとえば上述した第1の実施形態の場合の構成を備えた画像表示装置1である。画像表示装置701は、コントローラ770およびフレームメモリ780を備える。コントローラ770は、バス740によって供給される制御信号にもとづいて、表示領域2の各サブピクセルの駆動順序を制御する。フレームメモリ780は、1フレーム分の表示データを格納し、円滑な動画再生等の処理のために用いられる。
FIG. 32 is a block diagram illustrating an image display device according to a modified example of this embodiment.
FIG. 32 shows the configuration of a high-definition flat-screen television.
As shown in Fig. 32, an image display device 701 includes an image display module 702. The image display module 702 is, for example, the image display device 1 having the configuration of the first embodiment described above. The image display device 701 also includes a controller 770 and a frame memory 780. The controller 770 controls the drive order of each sub-pixel in the display area 2 based on a control signal supplied via a bus 740. The frame memory 780 stores one frame's worth of display data and is used for processing such as smooth video playback.
画像表示装置701は、I/O回路710を有する。I/O回路710は、図32では、単に「I/O」と表記されている。I/O回路710は、外部の端末や装置等と接続するためのインタフェース回路等を提供する。I/O回路710には、たとえば外付けのハードディスク装置等を接続するUSBインタフェースや、オーディオインタフェース等が含まれる。 The image display device 701 has an I/O circuit 710. In Figure 32, the I/O circuit 710 is simply referred to as "I/O." The I/O circuit 710 provides interface circuits, etc. for connecting to external terminals and devices. The I/O circuit 710 includes, for example, a USB interface for connecting an external hard disk drive, etc., and an audio interface, etc.
画像表示装置701は、受信部720および信号処理部730を有する。受信部720には、アンテナ722が接続され、アンテナ722によって受信された電波から必要な信号を分離、生成する。信号処理部730は、DSP(Digital Signal Processor)やCPU(Central Processing Unit)等を含んでおり、受信部720によって分離、生成された信号は、信号処理部730によって、画像データや音声データ等に分離、生成される。 The image display device 701 has a receiving unit 720 and a signal processing unit 730. An antenna 722 is connected to the receiving unit 720, which separates and generates necessary signals from the radio waves received by the antenna 722. The signal processing unit 730 includes a DSP (Digital Signal Processor) and a CPU (Central Processing Unit), and the signals separated and generated by the receiving unit 720 are separated and generated by the signal processing unit 730 into image data, audio data, etc.
受信部720および信号処理部730を、携帯電話の送受信用やWiFi用、GPS受信器等の高周波通信モジュールとすることによって、他の画像表示装置とすることもできる。たとえば、適切な画面サイズおよび解像度の画像表示モジュールを備えた画像表示装置は、スマートフォンやカーナビゲーションシステム等の携帯情報端末とすることができる。 By using the receiving unit 720 and the signal processing unit 730 as high-frequency communication modules for transmitting and receiving signals in a mobile phone, for Wi-Fi, or as a GPS receiver, the device can also be used as another image display device. For example, an image display device equipped with an image display module with an appropriate screen size and resolution can be used as a mobile information terminal such as a smartphone or car navigation system.
本実施形態の場合の画像表示モジュールは、第1の実施形態の場合の画像表示装置の構成に限らず、その変形例や他の実施形態の場合としてもよい。また、本実施形態および変形例の場合の画像表示モジュールは、図11で示したように、多数のサブピクセルを含む構成であることはいうまでもない。 The image display module in this embodiment is not limited to the configuration of the image display device in the first embodiment, but may be a modified version thereof or a version of another embodiment. Furthermore, it goes without saying that the image display module in this embodiment and the modified version has a configuration including a large number of subpixels, as shown in Figure 11.
以上説明した実施形態によれば、発光素子の転写工程を短縮し、歩留りを向上した画像表示装置の製造方法および画像表示装置を実現することができる。 According to the embodiments described above, it is possible to realize a manufacturing method for an image display device and an image display device that shortens the transfer process of light-emitting elements and improves yield.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are included within the scope and spirit of the invention, as well as within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims. Furthermore, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
1,201,601,701 画像表示装置、2 表示領域、3 電源線、4 接地線、5,205 行選択回路、6,206 走査線、7,207 信号電圧出力回路、8,208 信号線、10 ピクセル、20,20a,220,320,420 サブピクセル、22,222 発光素子、24,224 選択トランジスタ、26,226 駆動トランジスタ、28,228 キャパシタ、101 回路、102,402 基板、102a,402a 第1面、103,103-1,103-2,203 トランジスタ、104,104-1,104-2,204 TFTチャネル、105 絶縁層、107,107-1,107-2 ゲート、108 第2層間絶縁膜、110 配線層、110d,110k,310a,310k 配線、120 光反射層、120a,530 光反射プレート、140 グラフェン層、140a,540 グラフェンシート、150,250 発光素子、151B,253B,553B 底面、153S,251S,551S1,551S2,5551S1,5551S2 発光面、156 第1層間絶縁膜、159d,159s,359d,359k,559k 透光性電極、161k,261a,361a,561a1,561a2 ビア、180 カラーフィルタ、520,520a サブピクセル群、1140 グラフェン層、1150 半導体層1,201,601,701 Image display device, 2 Display area, 3 Power supply line, 4 Ground line, 5,205 Row selection circuit, 6,206 Scanning line, 7,207 Signal voltage output circuit, 8,208 Signal line, 10 Pixel, 20,20a,220,320,420 Subpixel, 22,222 Light-emitting element, 24,224 Selection transistor, 26,226 Drive transistor, 28,228 Capacitor, 101 Circuit, 102,402 Substrate, 102a,402a First surface, 103,103-1,103-2,203 Transistor, 104,104-1,104-2,204 TFT channel, 105 Insulating layer, 107,107-1,107-2 Gate, 108 Second interlayer insulating film, 110 Wiring layer, 110d, 110k, 310a, 310k Wiring, 120 Light reflecting layer, 120a, 530 Light reflecting plate, 140 Graphene layer, 140a, 540 Graphene sheet, 150, 250 Light emitting element, 151B, 253B, 553B Bottom surface, 153S, 251S, 551S1, 551S2, 5551S1, 5551S2 Light emitting surface, 156 First interlayer insulating film, 159d, 159s, 359d, 359k, 559k Translucent electrode, 161k, 261a, 361a, 561a1, 561a2 Via, 180 Color filter, 520, 520a Subpixel group, 1140 Graphene layer, 1150 Semiconductor layer
Claims (19)
前記グラフェンを含む層上に発光層を含む半導体層を形成する工程と、
前記半導体層を加工して、前記グラフェンを含む層上に底面を有し、前記底面の反対側の面である発光面を含む発光素子を形成する工程と、
前記第1基板、前記グラフェンを含む層および前記発光素子を覆う第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜上に回路素子を形成する工程と、
前記第1絶縁膜および前記回路素子を覆う第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜の一部および前記第2絶縁膜の一部を除去して、前記発光面を含む面を露出させる工程と、
前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜を貫通するビアを形成する工程と、
前記第2絶縁膜上に配線層を形成する工程と、
を備え、
前記発光素子は、前記グラフェンを含む層上に形成された接続部を含み、
前記ビアは、前記配線層と前記接続部との間に設けられ、前記配線層および前記接続部を電気的に接続する画像表示装置の製造方法。 forming a layer including graphene on a first substrate;
forming a semiconductor layer including a light-emitting layer on the graphene-containing layer;
processing the semiconductor layer to form a light-emitting element having a bottom surface on the graphene-containing layer and including a light-emitting surface opposite the bottom surface;
forming a first insulating film covering the first substrate, the graphene-containing layer, and the light-emitting element;
forming a circuit element on the first insulating film;
forming a second insulating film covering the first insulating film and the circuit element;
removing a portion of the first insulating film and a portion of the second insulating film to expose a surface including the light emitting surface;
forming a via that penetrates the first insulating film and the second insulating film;
forming a wiring layer on the second insulating film;
Equipped with
the light-emitting element includes a connection portion formed on the layer including graphene,
The via is provided between the wiring layer and the connection portion, and the wiring layer and the connection portion are electrically connected to each other.
をさらに備え、
前記発光素子の外周は、平面視で、前記第1部分の外周以内に配置された請求項1記載の画像表示装置の製造方法。 forming a first portion having light reflectivity on the first substrate before forming the graphene-containing layer;
The method for manufacturing an image display device according to claim 1 , wherein the outer periphery of the light emitting element is arranged within the outer periphery of the first portion in a plan view.
前記配線層を形成した後に前記透光性基板を除去する工程をさらに備えた請求項4記載の画像表示装置の製造方法。 the first substrate further includes a flexible second substrate provided on the light-transmitting substrate,
5. The method for manufacturing an image display device according to claim 4, further comprising the step of removing the light-transmitting substrate after forming the wiring layer.
をさらに備えた請求項5記載の画像表示装置の製造方法。 The method for manufacturing an image display device according to claim 5 , further comprising the step of forming a layer containing a silicon compound on the second substrate before forming the layer containing graphene.
前記第1面上に設けられたグラフェンを含む層と、
前記グラフェンを含む層上に設けられ、前記グラフェンを含む層上に底面を有し、前記底面の反対側の面である発光面を含む面を含む発光素子と、
前記発光素子の側面、前記第1面および前記グラフェンを含む層を覆う第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に設けられた回路素子と、
前記第1絶縁膜および前記回路素子を覆う第2絶縁膜と、
前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜を貫通して設けられたビアと、
前記第2絶縁膜上に設けられた配線層と、
を備え、
前記発光素子は、第1半導体層と、前記第1半導体層上に設けられた発光層と、前記発光層上に設けられた第2半導体層と、を含み、前記底面から前記発光面に向かって前記第1半導体層、前記発光層および前記第2半導体層の順に積層され、
前記ビアは、前記第1半導体層から前記グラフェンを含む層上に形成された接続部と前記配線層との間に設けられ、前記第1半導体層と前記配線層とを電気的に接続し、
前記配線層は、前記ビアに接続された第1配線と、前記発光面を含む面に接続された第2配線と、を含み、
前記第2半導体層は、前記発光面を含む面および第2配線を介して前記回路素子に電気的に接続された画像表示装置。 a substrate having a first surface;
a layer including graphene provided on the first surface;
a light-emitting element provided on the graphene-containing layer, having a bottom surface on the graphene-containing layer and including a surface including a light-emitting surface that is a surface opposite to the bottom surface;
a first insulating film covering a side surface of the light-emitting element, the first surface, and the graphene-containing layer;
a circuit element provided on the first insulating film;
a second insulating film covering the first insulating film and the circuit element;
a via provided through the first insulating film and the second insulating film;
a wiring layer provided on the second insulating film;
Equipped with
the light-emitting element includes a first semiconductor layer, a light-emitting layer provided on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer provided on the light-emitting layer, and is stacked in this order from the bottom surface toward the light-emitting surface, with the first semiconductor layer, the light-emitting layer, and the second semiconductor layer;
the via is provided between a connection portion formed on the layer including the graphene from the first semiconductor layer and the wiring layer, and electrically connects the first semiconductor layer and the wiring layer ;
the wiring layer includes a first wiring connected to the via and a second wiring connected to a surface including the light emitting surface,
The second semiconductor layer is electrically connected to the circuit element via a surface including the light emitting surface and second wiring .
前記第1面上に設けられたグラフェンを含む層と、
前記グラフェンを含む層上に設けられ、前記グラフェンを含む層上に底面を有し、前記底面の反対側の面である発光面を含む面を含む発光素子と、
前記発光素子の側面、前記第1面および前記グラフェンを含む層を覆う第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に設けられた回路素子と、
前記第1絶縁膜および前記回路素子を覆う第2絶縁膜と、
前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜を貫通して設けられたビアと、
前記第2絶縁膜上に設けられた配線層と、
を備え、
前記発光素子は、第1半導体層と、前記第1半導体層上に設けられた発光層と、前記発光層上に設けられた第2半導体層と、を含み、前記底面から前記発光面に向かって前記第1半導体層、前記発光層および前記第2半導体層の順に積層され、
前記ビアは、前記第1半導体層から前記グラフェンを含む層上に形成された接続部と前記配線層との間に設けられ、前記第1半導体層と前記配線層とを電気的に接続し、
前記配線層は、前記ビアに接続された第3配線と、前記発光面を含む面に接続された第4配線と、を含み、
前記第1半導体層は、前記接続部、前記ビアおよび前記第3配線を介して前記回路素子に電気的に接続された画像表示装置。 a substrate having a first surface;
a layer including graphene provided on the first surface;
a light-emitting element provided on the graphene-containing layer, having a bottom surface on the graphene-containing layer and including a surface including a light-emitting surface that is a surface opposite to the bottom surface;
a first insulating film covering a side surface of the light-emitting element, the first surface, and the graphene-containing layer;
a circuit element provided on the first insulating film;
a second insulating film covering the first insulating film and the circuit element;
a via provided through the first insulating film and the second insulating film;
a wiring layer provided on the second insulating film;
Equipped with
the light-emitting element includes a first semiconductor layer, a light-emitting layer provided on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer provided on the light-emitting layer, and is stacked in this order from the bottom surface toward the light-emitting surface, with the first semiconductor layer, the light-emitting layer, and the second semiconductor layer;
the via is provided between a connection portion formed on the layer including the graphene from the first semiconductor layer and the wiring layer, and electrically connects the first semiconductor layer and the wiring layer ;
the wiring layer includes a third wiring connected to the via and a fourth wiring connected to a surface including the light emitting surface,
The image display device , wherein the first semiconductor layer is electrically connected to the circuit element through the connection portion, the via, and the third wiring .
をさらに備え、
前記発光素子の外周は、平面視で、前記第1部分の外周以内に配置された請求項10又は11に記載の画像表示装置。 a first portion having light reflectivity provided between the first surface and the graphene-containing layer,
The image display device according to claim 10 , wherein an outer periphery of the light emitting element is disposed within an outer periphery of the first portion in a plan view.
をさらに備えた請求項10又は11に記載の画像表示装置。 The image display device according to claim 10 or 11 , further comprising a light-transmitting electrode provided on the light-emitting surface.
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12074146B2 (en) * | 2021-12-03 | 2024-08-27 | Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. | Display panel and manufacturing method thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120141799A1 (en) | 2010-12-03 | 2012-06-07 | Francis Kub | Film on Graphene on a Substrate and Method and Devices Therefor |
| US20180294311A1 (en) | 2017-04-06 | 2018-10-11 | Acer Incorporated | Display devices and methods of manufacturing the same |
| US20200273906A1 (en) | 2018-08-01 | 2020-08-27 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device |
| WO2020226044A1 (en) | 2019-05-08 | 2020-11-12 | 日亜化学工業株式会社 | Method for manufacturing image display device and image display device |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8941141B2 (en) * | 2006-10-17 | 2015-01-27 | Epistar Corporation | Light-emitting device |
| JP5935643B2 (en) * | 2012-10-10 | 2016-06-15 | サンケン電気株式会社 | Semiconductor light emitting device |
| JP2015015321A (en) * | 2013-07-03 | 2015-01-22 | 高槻電器工業株式会社 | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof |
| CN104485363A (en) * | 2014-12-30 | 2015-04-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | Thin film transistor and preparation method, array substrate and preparation method as well as display device |
| JP6612119B2 (en) * | 2015-02-16 | 2019-11-27 | 株式会社東芝 | Semiconductor light emitting device |
| CN106876552B (en) * | 2017-02-27 | 2019-07-26 | 深圳市华星光电技术有限公司 | Micro-LED array substrate and display panel |
| KR102503168B1 (en) * | 2018-02-08 | 2023-02-27 | 삼성디스플레이 주식회사 | Display device and fabricating method thereof |
| CN110277421B (en) * | 2018-03-16 | 2021-10-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | Array substrate, method for manufacturing the same, and display device |
| WO2020188851A1 (en) * | 2019-03-15 | 2020-09-24 | 三菱電機株式会社 | Led display |
-
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-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120141799A1 (en) | 2010-12-03 | 2012-06-07 | Francis Kub | Film on Graphene on a Substrate and Method and Devices Therefor |
| US20180294311A1 (en) | 2017-04-06 | 2018-10-11 | Acer Incorporated | Display devices and methods of manufacturing the same |
| US20200273906A1 (en) | 2018-08-01 | 2020-08-27 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device |
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